迈克尔逊干涉仪.
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1、 实验目的实验目的 实验仪器实验仪器 实验原理实验原理 实验步骤实验步骤 数据记录与处理数据记录与处理 注意事项注意事项 了解迈克尔逊干涉仪的干涉原理和迈克尔了解迈克尔逊干涉仪的干涉原理和迈克尔逊干涉仪的结构。逊干涉仪的结构。 掌握迈克尔逊干涉仪的调整和使用方法。掌握迈克尔逊干涉仪的调整和使用方法。 观察非定域干涉条纹、定域干涉条纹，测观察非定域干涉条纹、定域干涉条纹，测量单色光（量单色光（氦氖激光氦氖激光）的波长。）的波长。 测量钠光灯的双线波长差。测量钠光灯的双线波长差。 迈克尔逊干涉仪迈克尔逊干涉仪，氦氖激光器，钠光，氦氖激光器，钠光灯，白炽灯，毛玻璃屏，扩束镜等。灯，白炽灯，毛玻璃屏，
2、扩束镜等。 实验原理实验原理 光源光源S发出的光经过发出的光经过分束分束板（板（半反镜半反镜）G1以后就分成以后就分成强度相同两束光强度相同两束光1和和2，光束，光束1经过补偿板经过补偿板G2以后由以后由固定反固定反射镜射镜M1反射回来再一次经过反射回来再一次经过补偿板补偿板G2和半反镜和半反镜G1射向观射向观测屏测屏P; ;同时光束同时光束2经过平面经过平面反射镜反射镜M2反射，穿过补偿板反射，穿过补偿板G1也射向观测屏；由于两束也射向观测屏；由于两束光是相干光，所以就可以在光是相干光，所以就可以在观测屏观察到干涉现象。用观测屏观察到干涉现象。用迈克尔逊干涉仪可观察非定迈克尔逊干涉仪可观察非
3、定域干涉和定域干涉，定域干域干涉和定域干涉，定域干涉又分为等倾干涉和等厚干涉又分为等倾干涉和等厚干涉。涉。迈克耳逊干涉仪光路图迈克耳逊干涉仪光路图由氦氖激光经扩束镜汇聚形成的由氦氖激光经扩束镜汇聚形成的点光源点光源S发出的光经平面镜发出的光经平面镜M1和和M2反射后，相当于两虚光源反射后，相当于两虚光源S1和和S2发出的相干光束。发出的相干光束。 S1与与S2间的间的距离为距离为M1和和M2的距离的距离d的两倍。的两倍。虚光源虚光源S1和和S2发出的球面波在其发出的球面波在其相遇的空间处相干，只要观察屏相遇的空间处相干，只要观察屏放在两点光源发出光波的重叠区放在两点光源发出光波的重叠区域内，都
4、能看到干涉现象，这种域内，都能看到干涉现象，这种干涉叫非定域干涉。干涉叫非定域干涉。虚光源虚光源S1、S2到屏上任一点到屏上任一点A的的光程差光程差1 （暗纹）（明纹）2/) 12(cos2kkd（1） 时的光程差最大，观察屏上圆心处对应干涉条纹的时的光程差最大，观察屏上圆心处对应干涉条纹的级别最高。级别最高。d增大时，若级别增大时，若级别k一定，一定，增大，条纹从中心用增大，条纹从中心用出向外扩张；出向外扩张；d减小时，若减小时，若k一定，一定，减小，条纹向中心收缩，减小，条纹向中心收缩，最后最后“淹没淹没”在中心。每在中心。每“涌出涌出”或或“淹没淹没”一个明圆环，一个明圆环，S1S2的光
5、程差改变一个波长的光程差改变一个波长。设。设M1移动距离移动距离d时，时，“涌涌出出”或或“淹没淹没”的条纹数为的条纹数为N，则，则 (1)(1) 这样在迈克耳逊干涉仪上读出这样在迈克耳逊干涉仪上读出 ，数出条纹变化，数出条纹变化N，就可，就可以求出光波波长以求出光波波长。（2）d较大时，干涉条纹级别较高，且又细又密；较大时，干涉条纹级别较高，且又细又密； d较小时，干涉条纹级别较低，且又粗又疏。较小时，干涉条纹级别较低，且又粗又疏。（3）若将）若将作为标准值，测出作为标准值，测出“涌出涌出”或或“淹没淹没”N个圆环的个圆环的（M1移动的距离），与移动的距离），与(1)式算出的理论值比较，可以
6、校正仪式算出的理论值比较，可以校正仪器传动系统的误差。器传动系统的误差。（4）若将传动系统作为基准，则由）若将传动系统作为基准，则由N和和 可测定单色光源可测定单色光源的波长的波长。0Nd /2d实d实d薄膜等倾干涉是分振幅干涉。薄膜等倾干涉是分振幅干涉。设薄膜上下表面平行。如图设薄膜上下表面平行。如图a1与与a2的光程差为的光程差为即入射角相同的点的光程差即入射角相同的点的光程差 相同，故称等倾干涉。干涉相同，故称等倾干涉。干涉图样为同心圆图样为同心圆 。条纹方程条纹方程干涉图象中，随着干涉图象中，随着d 的增大的增大或减小，条纹从中心或减小，条纹从中心“冒出冒出”或向中心或向中心“缩入缩入
7、” 。设。设M1移动移动 d时，时，K的变化量为的变化量为N则则 数出数出N个条纹对应的个条纹对应的 d，即可求出波长，即可求出波长 。cos2d（暗环）明环2) 12()(cos2KKd2Nd 等倾干涉光路图等倾干涉光路图 若上下底面不平行，光线若上下底面不平行，光线经上下表面反射后得到的经上下表面反射后得到的一对相干光一对相干光a1与与a2，将不，将不再平行，如图。设某处膜再平行，如图。设某处膜的厚度为的厚度为d,如果入射角如果入射角以以及的夹角及的夹角都很小时，两都很小时，两束相干光的光程差束相干光的光程差 为为2d22dd干涉条纹沿等厚线分布，故称干涉条纹沿等厚线分布，故称为等厚干涉。
8、为等厚干涉。很小时，很小时， =2=2d d，干涉图样是等距离分布的明暗干涉图样是等距离分布的明暗相间的直条纹；离中央条纹较相间的直条纹；离中央条纹较远处，远处， 影响较大，条纹弯影响较大，条纹弯曲凸向中央条纹，离交线越远，曲凸向中央条纹，离交线越远，条纹越弯曲。条纹越弯曲。等厚干涉原理等厚干涉原理 钠光源的两条临近强谱线的波长钠光源的两条临近强谱线的波长 1和和 2，移动，移动M1，当光程，当光程差满足差满足 时，时， 2光形成的明条纹处光形成的明条纹处 1光形成暗条纹。这时条纹的对比光形成暗条纹。这时条纹的对比度最小。度最小。 当当M1镜继续移动时，两个条纹继续错开，条纹的对比度又逐镜继续
