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1、苏州大学物理实验教学中心光学实验一、实验目的及要求n迈克尔逊干涉仪的结构、调整和使用方法；n加深干涉原理的理解；n测量钠光波长及钠黄光波长差；n利用白光干涉测量薄膜折射率；n空气折射率的测定。迈克尔逊干涉仪迈克尔逊干涉仪 苏州大学物理实验教学中心光学实验二、实验仪器迈克尔逊干涉仪迈克尔逊干涉仪 迈克耳逊干涉仪的历史背景 1883年美国物理学家迈克耳逊和莫雷合作，为研究“以太”漂移实验而设计制造出来的精密光学仪器。实验结果否定了以太的存在，解决了当时关于“以太”的争论，并为爱因斯坦发现相对论提供了实验依据。 迈克耳逊（Albert Abrham Michelson ,1852 -1931），著名
2、的实验物理学家。因其在光学精密仪器、光谱学与计量学研究所作的贡献于1907年获诺贝尔物理学奖。苏州大学物理实验教学中心光学实验光源光源分光板分光板补偿板补偿板反射镜反射镜M2反射镜反射镜M1观察孔观察孔迈克尔逊干涉仪迈克尔逊干涉仪 迈迈克克尔尔逊逊干干涉涉仪仪二、实验仪器苏州大学物理实验教学中心光学实验三、实验测量原理2与3的光程差为：加强 明纹减弱 暗纹等倾干涉原理 ( (n2 n1，薄膜上下表面平薄膜上下表面平行行) )迈克尔逊干涉仪迈克尔逊干涉仪 PSCBDAn1n1n2123eiiL苏州大学物理实验教学中心光学实验三、实验测量原理 干涉条纹的级次k仅与倾角i 有关，点光源S发出的光线中
3、，具有同一倾角的反射光线会聚干涉，形成同一级次圆环形干涉条纹，称为等倾干涉条纹。 条纹中心处，入射角i=0 对应条纹级次最高。迈克尔逊干涉仪迈克尔逊干涉仪 SMLPiiaabbinn1苏州大学物理实验教学中心光学实验三、实验测量原理 在迈克尔逊干涉仪中产生的干涉相当于厚度为d 的空气薄膜所产生的干涉，当M1与M2垂直时，即M1与M2平行时，可以观察到等倾干涉条纹。中心处两束相干光的光程差为：M2M1dM2（M2的像）222111SGG苏州大学物理实验教学中心光学实验三、实验测量原理只要测出干涉仪中M1移动的距离d,并数出相应的“吞吐”环数k,就可求出.迈克尔逊干涉仪迈克尔逊干涉仪 若中心处为明
4、条纹，则若改变反射镜的位置，使中心仍为明条纹，则苏州大学物理实验教学中心光学实验四、实验数据要求迈克尔逊干涉仪迈克尔逊干涉仪 每间隔50条条纹记录数据苏州大学物理实验教学中心光学实验四、实验数据要求迈克尔逊干涉仪迈克尔逊干涉仪 简单求解不确定度先计算d的不确定度再计算的不确定度苏州大学物理实验教学中心光学实验五、实验注意事项n必须了解仪器的操作和使用方法后方才可开始实验。n为了使测量结果正确，必须避免引入空程，应将手轮按原方向转几圈，直到干涉条纹开始均匀移动后，才可测量。n在调节和测量过程中，一定要非常细心和耐心，转动手轮时要缓慢、均匀，切忌用力过猛。n轻拿轻放，避免使光学仪器或元件受到冲击或
5、震动、摔落。n切忌用手触摸元件的光学表面，应拿取磨砂面或边缘。n不能对着光学元件说话、咳嗽、打喷嚏。n绝对不许用手触摸各光学元件，光学表面有灰尘或污痕，可用镜头纸、丙酮进行处理，切忌用手、衣服等。n实验完毕，数据经检查后方可拆除光路，整理仪器，一切复位。迈克尔逊干涉仪迈克尔逊干涉仪 苏州大学物理实验教学中心光学实验问题 1 动镜移动时，条纹变化有何规律？迈克尔逊干涉仪迈克尔逊干涉仪 光程差减小，条纹陷入；光程差增大，条纹冒出。苏州大学物理实验教学中心光学实验问题 2动镜移动时，条纹清晰度变化有何规律？ 迈克尔逊干涉仪迈克尔逊干涉仪 光程差减小，清晰度提高；光程差增大，清晰度减小。苏州大学物理实
6、验教学中心光学实验问题 3根据条纹清晰度近周期变化测量钠黄光波长差迈克尔逊干涉仪迈克尔逊干涉仪 条纹清晰度变化产生原因？ 钠黄光存在两种波长成分。苏州大学物理实验教学中心光学实验 思 考迈克尔逊干涉仪还有没有其它的用途？ 迈克尔逊干涉仪迈克尔逊干涉仪 迈克耳逊干涉仪的两臂中便于插放待测样品，由条纹的变化测量有关参数，精度高。 两臂中放入空气柱，根据气压与空气密度的关系，根据条纹的移动，测量空气密度与空气折射率的关系。苏州大学物理实验教学中心光学实验 思 考迈克尔逊干涉仪还有没有其它的用途？ 迈克尔逊干涉仪迈克尔逊干涉仪 调出白光干涉条纹 （产生条件？如何调节？） 在光路中加入透明薄膜，移动动镜，重新 调出干涉条纹，根据动镜移动距离，推算 出薄膜折射率。 在光路中加入空气柱 ，将空气柱逐渐抽 真空， 根据干涉条纹的吞吐个数，推算 出空气折射率。
