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1、 迈克尔逊干涉仪迈克尔逊干涉仪上海上海师范大范大学数理理学院院大大学物理物理实验室室大学物理实验大学物理实验 【实验原理实验原理】迈克尔逊干涉仪是利用分振幅法产生双光束以迈克尔逊干涉仪是利用分振幅法产生双光束以实现干涉。通过调整该干涉仪，可以产生等厚干涉实现干涉。通过调整该干涉仪，可以产生等厚干涉条纹，也可以产生等倾干涉条纹，主要用于长度和条纹，也可以产生等倾干涉条纹，主要用于长度和折射率的测量。若观察到的干涉条纹移动一条，便折射率的测量。若观察到的干涉条纹移动一条，便是平面镜是平面镜 的动臂移动量为的动臂移动量为/2/2，等效于与，等效于与的像之间的空气膜厚度改变的像之间的空气膜厚度改变/2
2、/2。 1 1、迈克尔逊干涉仪结构原理、迈克尔逊干涉仪结构原理接收屏分光板补偿板平面镜平面镜粗动手轮微调螺丝微动手轮迈克耳逊干涉仪原理图迈克耳逊干涉仪原理图 补偿板补偿板分光板分光板S S光源光源S S光源，光源，P P观察屏，观察屏，G1G1、G2G2为材料厚度相同的平行板，为材料厚度相同的平行板，G1G1为分光板，其后表面为镀银的半透半反膜，以便将为分光板，其后表面为镀银的半透半反膜，以便将入射光分成振幅近乎相等的反射光和透射光。入射光分成振幅近乎相等的反射光和透射光。G2G2为补为补偿板，它补偿了反射光和透射光的附加光程差。偿板，它补偿了反射光和透射光的附加光程差。M1M1、M2M2是相
3、互垂直的平面反射镜，是相互垂直的平面反射镜， M2M2是是M2M2的虚象。这两的虚象。这两束光波分别在束光波分别在M1M1、M2M2上反射后逆着各自入射方向返回，上反射后逆着各自入射方向返回，最后都到达最后都到达P P处形成干涉条纹。处形成干涉条纹。移动移动M1M1，改变干涉间距，可观察到干涉条纹随之改，改变干涉间距，可观察到干涉条纹随之改变。二平面反射镜之间距离增大时，中心就变。二平面反射镜之间距离增大时，中心就“吐出吐出”一个个圆环；距离减少时，中心就一个个圆环；距离减少时，中心就“吞进吞进”一个一个个圆环。个圆环。 2 2、点光源产生的非定域干涉、点光源产生的非定域干涉一个点光源一个点光
4、源S S产生的光束经产生的光束经M1M1和和M2M2反射后产生的干涉现象，反射后产生的干涉现象，相当于沿轴向分布的两个虚光源相当于沿轴向分布的两个虚光源S1S1、S2S2所产生的相干光发出所产生的相干光发出的球面波在相遇空间处处相干，的球面波在相遇空间处处相干，所以观察屏放入光场叠加区的任所以观察屏放入光场叠加区的任何位置处，都可观察到形状不同何位置处，都可观察到形状不同的干涉条纹，称这种条纹为非定的干涉条纹，称这种条纹为非定域干涉条纹。域干涉条纹。3 3、等倾干涉、等倾干涉 当和当和 严格平行时（即和严格平行时（即和 相互垂直），相互垂直），所得的干涉为等倾干涉。所有倾角为所得的干涉为等倾干
5、涉。所有倾角为 的入射光束由的入射光束由和和 反射的光波的光程差均为反射的光波的光程差均为 。此时。此时干涉产生的条件为干涉产生的条件为 : : 明条纹明条纹暗条纹暗条纹式中称为干涉级次。因为相同入射角的入射光具有式中称为干涉级次。因为相同入射角的入射光具有相同的光程差，相同的光程差， 所以干涉图样是由一组同心明暗相所以干涉图样是由一组同心明暗相间的圆环组成。间的圆环组成。 图图4 4 白光干涉条纹白光干涉条纹4 4、白光干涉、白光干涉用白光光源只有在用白光光源只有在附近能观察到干涉条纹，这附近能观察到干涉条纹，这时对各种波长的光来说，其时对各种波长的光来说，其光程差均为，光程差均为，故产生直
6、故产生直线黑纹，即中央暗纹，两边线黑纹，即中央暗纹，两边是对称分布的彩色条纹。是对称分布的彩色条纹。 【实验内容】【实验内容】2 2、每、每“吐出吐出”3030个条纹测一次，连续测个条纹测一次，连续测5 5次。次。1 1、每、每“吞进吞进”3030个条纹测一次，连续测个条纹测一次，连续测5 5次。次。【数据处理】【数据处理】1 1、计算波长，计算相对误差，正确表示测量结果。、计算波长，计算相对误差，正确表示测量结果。注：注：10迈克耳孙干涉仪实验数据记录表：（每次迈克耳孙干涉仪实验数据记录表：（每次3030个条纹）个条纹）次数次数起点起点( (mm) )终点点( (mm) )吞吞吐吐13245起点起点( (mm) )终点点( (mm) )起点起点( (mm) )终点点( (mm) )起点起点( (mm) )终点点( (mm) )起点起点( (mm) )终点点( (mm) )起点起点( (mm) )终点点( (mm) )起点起点( (mm) )终点点( (mm) )起点起点( (mm) )终点点( (mm) )起点起点( (mm) )终点点( (mm) )起点起点( (mm) )终点点( (mm) )12
