文档介绍：迈克耳孙干涉仪
1881年迈克耳孙(Michelson,1852—1931)制成可以测定微小长度、折射率和光波波长的第一台干涉仪。后来,他又用干涉仪做了3个闻名于世的重要实验:迈克耳孙—莫雷(Morley,1838—1923)“以太”漂移实验,实验结果否定了“以太”的存在,解决了当时关于“以太”的争论,并确定光速为定值,为爱因斯坦(Einstein,1879—1955)发现相对论提供了实验依据;迈克耳孙与莫雷最早用干涉仪观察到氢原子光谱中巴耳末系的第一线为双线结构,并以此推断光谱线的精细结构;迈克耳孙首次用干涉仪测得镉红线波长(λ=),并用此波长测定了标准米的长度(1m=)。此外,迈克耳孙于1920年用一台高分辨率的干涉仪测量猎户星座一等变光星的直径约为太阳直径的3倍,这是人类首次精确测量太阳之外的恒星的大小。
迈克耳孙干涉仪在近代物理和近代计量技术中起了重要作用。今天迈克耳孙干涉仪已被更完善的现代干涉仪取代,但它的基本结构仍然是许多现代干涉仪的基础。
【预****重点】
(1)迈克耳孙干涉仪的构造原理和调节使用方法。
(2)薄膜的等倾干涉和等厚干涉。
(3)如何利用迈克耳孙干涉仪测量光的波长。
参考书:《光学》,母国光、战元龄编,第八章;《光学》上册,赵凯华、钟锡华编,第三章。
【仪器】
迈克耳孙干涉仪、低压钠灯、白炽灯、带“T”标志的毛玻璃片。
图33—1 迈克耳孙干涉仪
1—分束器G1;2—补偿板G2;3—可动反射镜M1;4—固定反射镜M2;5—反射镜调节螺丝;6—导轨;7—水平拉簧螺丝;8—垂直拉簧螺丝;9—微调手轮;10—粗调手轮;11—读数窗口;12—光屏
迈克耳孙干涉仪是根据分振幅干涉原理制成的精密实验仪器,主要由4个高品质的光学镜片和一套精密的机械传动系统装在底座上组成(图33—1)。其中作为分束器的G1是一面镀有半透膜的平行平面玻璃板,与相互垂直的M1和M2两个反射镜各成45°角,它使到达镀镆处的光束一半反射一半透射,分为两个支路Ⅰ和Ⅱ(图33—2所示),又分别被M1和M2反射返回分束器会合,射向观察位置E。补偿板G2平行于G1,是一块与G1的厚度和折射率都相同的平行平面玻璃。它用来补偿光束Ⅱ在分束器玻璃中少走的光程,使两光路上任何波长的光都有相同的程差,于是白光也能产生干涉。M2是固定的,M1装在拖板上。转动粗调手轮,通过精密丝杠可以带动拖板沿导轨前后移动,导轨的侧面有毫米直尺。传动系统罩读数窗口内的圆分度盘每转动1格,,右侧的微调手轮每转动1个分格,M1镜只移动10
-4mm,估计到10-5mm。M1和M2的背后各有3个调节螺丝,可以调节镜面的法线方位。M2镜水平和垂直的拉簧螺丝用于镜面方位的微调。
利用相干光在干涉仪上分成两支的特点,可以在一支光路中加入待研究的物质。例如,加入气体盒来测定气体折射率。现代,迈克耳孙干涉仪也用于傅里叶变换光谱研究。
使用迈克耳孙干涉仪需了解以下几点。
(1)在了解仪器的调节和使用方法之后才可以动手操作。
(2)光学玻璃件的光学表面绝对不许用手触摸,也不要自己用擦镜纸擦试。
(3)两个拉簧螺丝只用于微调,不可拧得过紧。
图33—2 迈克耳孙干涉仪光路
(4)因为转