文档介绍：实验八迈克尔逊干涉仪的调节和使用
【实验目的】
掌握迈克尔逊干涉仪的调节和使用方法；
调节和观察迈克尔逊干涉仪产生的干涉图，加深对各种干涉条纹特点的理解。
【实验仪器和设备】
迈克尔逊干涉仪、He〜Ne激光器、扩束镜、小孔光阑、白 因而光在迈克尔逊干涉仪中自M1和M2的反射，相 当于自M1和M2的反射。由此可见，在迈克尔逊干 涉仪中所产生的干涉与厚度为d的空气膜所产生的 干涉是等效的。
一、扩展光源照明产生的干涉图
当Mi和吃严格平行时，所得的干涉为等倾干涉。所有倾角为'"射光束，由
Mi和M2反射光线的光程差^均为
△= 2d cos i （1）
式中i为光线在M1镜面的入射，d为空气薄膜的厚度，它们将处于同一级干涉条纹，并定位 于无限远处。这时在图1中的E处，放置一会聚透镜在其焦平面上（或用眼在E处正对P1 观察），便可观察到一组明暗相间的同心圆纹。这些条纹的特点是：
（1）干涉条纹的级次以中心为最高。在干涉纹中心，因i=0，如果不计反射光线之间 的相位突变，由圆纹中心出现亮点的条件
A = 2d = kM （2）
得圆心处干涉条纹的级次
2d k =——
M
（3）
当M1和M2的间距d逐渐增大时，对于任一级干涉条纹，例如第k级，必定以减少其
cos i的值来满足2d cos i = k，故该干涉条纹向i变大（cos i变小）的方向移动，即向 k k k k
外扩展。这时，观察者将看到条纹好像从中心向外“涌出'；且每当间距d增加M/2时，就 有一个条纹涌出。反之，当间距逐渐由大变小时，最靠近中心的条纹将一个一个地“陷入” 中心，且每陷入一个条纹，间距的改变亦为M/2。
因此，只要数出涌出或陷入的条纹数，即可得到平面镜M1以波长入为单位的移动距离。
显然，若有N个条纹从中心涌出，则表明M1相对M2移远了
Ad = N - （4）
2
反之，若有N个条纹陷入，则表明M1相对M2移近了同样的距离。根据（4）式，如果已 知光波波长入，便可由条纹变动的数目，计算出M1移动的距离，这就是长度的干涉计量原
理；反之，已知M1移动的距离和干涉条纹变动的数目，便可算出光波的波长。
(2)干涉条纹的分布是中心宽边缘窄
对于相邻的k级和k-1级干涉条纹，有
2d cosi =故
k
2d cos i = (k — 1)人
k—1
..i 2 …
将两式相减，当i较小时，并利用cos i = 1--，可得相邻条纹的角距离&k为
△'广 \ - ik—1 小气 (5)
上式表明：①d一定时，视场里干涉条纹的分布是中心较宽(ik小，%大)，边缘较窄(ik 大，%小)；②ik 一定时，d越小，Aik越大，即条纹随着薄膜厚度d的减小而变宽。所以 在调节和测量时，应选择d为较小值，即调节M1和M2到分光板P1上镀膜面的距离大致相 同。
当M1和M 2有一很小的夹角a，且当入射角i也较小时，一般为等厚干涉条纹，定 位于空气薄膜表面附近。此时，由M1和M2反射光线的光程差仍近似为
(6)
i 2、
A = 2d cos i = 2d (1 ——)
(1)在两镜面的交线附近处，因厚度d较小，d - i2影响可略去，相干的光程差主要由
膜厚d决定，因而在空气膜厚度相同的地方光程差均相同，即干涉条纹是一组平