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实验314 迈克尔逊干涉仪的调整与使用.docx

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实验314 迈克尔逊干涉仪的调整与使用.docx

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迈克尔逊干涉仪在历史发展史上起了很大的作用,迈克尔逊及其合作者曾用此仪器做了 “以太漂移”实验、用光波波长标定米尺长度、推断光谱精细结构三项著名实验,第一项实 验解决了当时关于“以太”的争论,为爱因

迈克尔逊干涉仪在历史发展史上起了很大的作用,迈克尔逊及其合作者曾用此仪器做了 “以太漂移”实验、用光波波长标定米尺长度、推断光谱精细结构三项著名实验,第一项实 验解决了当时关于“以太”的争论,为爱因斯坦建立狭义相对论奠定了基础,第二项实现 了长度单位的标准化(用镉红光作为光源标定标准米尺长度,建立了以光波为基准的绝对长 度标准),第三项工作研究了光源干涉条纹可见度随光程差变化的规律,并以此推断光谱。
迈克尔逊和莫雷因在这方面的杰出成就获得了 1907年诺贝尔物理学奖。
迈干仪结构简单、光路直观、精度高,其调整和使用具有典型性,根据迈干仪基本原理 发展的精密干涉测量仪器已经广泛应用于生产和科研领域。因此,了解它的基本结构,掌握 其使用方法很有必要。
实验目的:
1、 了解迈克尔逊干涉仪的结构及工作原理,掌握其调试方法
2、 学会观察非定域干涉、等倾干涉、等厚干涉及白光干涉条纹
3、 学会用迈克尔逊干涉仪测量激光波长及钠光双线波长差
实验原理:
1、迈克尔逊干涉仪的结构及工作原理
迈干仪由分光镜q、补偿板G2、两反射镜M1、M2和观察屏E组成,分光镜的后表
面镀有半透半反射膜,将入射光分成两束,一束透射光1,一束反射光2,这两束光分别被M、
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M 2反射后,经半透半反射膜的反射和透射在观察屏上相遇,由于这两束光是相干光,在屏 上干涉产生干涉条纹,其光路如上图所示,M‘是M2被分光镜反射所成的像,光束1和光 束2
之间的干涉等效于M1、M‘‘之间空气膜产生的干涉。补偿板是一个与分光镜平行放置 且材料、厚度完全相同的玻璃板,由于玻璃的色散,不同波长的光在干涉仪中具有不同的光 程差,无法观测白光干涉条纹,在分光镜^和反射镜M2之间加入补偿板,这两束光在相 同的玻璃中都穿过三次,不同波长的光在干涉仪中具有相同的光程差,这对观察白光干涉很 有必要。反射镜M1、M2分别装在相互垂直的两个臂上,反射镜M2位置固定(称为定镜), M]位置固定在滑块上,可通过转动粗调手轮、微调手轮沿臂长方向移动(称为动镜),在 该方向上附有主尺,其位置可通过主尺、粗调手轮上方读数窗口及微调手轮示数读出,其读 数原理与千分尺读数原理相同。粗调手轮转动一周,动镜M 2沿臂长方向上移动1mm,手 轮上刻有100个刻度,, 微调手轮转动一周,相当于粗调手轮转动一个小刻度,手轮上也刻有100个刻度,因此微调 手轮转动一个小刻度,相当于动镜移动了 ,加上一位估读位, 位。反射镜M1、M2的方位可通过其后面的三个螺钉来调节,在反射镜M1的下方还有两 个互相垂直的拉簧螺丝用以微调M 2的方位。
2、点光源产生的非定域干涉条纹及激光波长的测量
激光经透镜会聚后成为一点光源,水平入射到分光板上,经M「M2反射后产生的干涉 现象等效于两个虚光源S「S2'发出的光产生的干涉,S]、S2'分