迈克尔逊干涉仪 - 欢迎访问安徽三联学院--国家教育部批准 ….ppt

数据记录及处理 环数 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 di/mm d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 d8 d9 d10 1、不能用手触摸各光学元件。 注意事项 3、调节M１、M２背后的螺丝时应该缓慢旋转，不要过分拧紧M1镜和M2镜后的螺丝。 2、测量时，微调螺旋只能向一个方向转动，中途不能反向； 4、使用激光器时不要让激光直射入眼，并注意光纤的使用，禁止弯折。 5、调节测微尺的零点（校零）：先将微调鼓轮沿某一方向旋转至零，然后以同方向转动粗调鼓轮对齐读数窗口的任一整刻度。注意：微调与粗调必须同一方向调节！ 6、避免引入空程：在调整好零点后，应使微动鼓轮按原方向转几圈，直到干涉条纹开始移动以后，才可开始读数测量。 * 安徽三联学院基础实验中心 主讲教师：朱守金 实验原理 2 实验步骤 4 数据处理 5 实验目的 1 注意事项 6 实验仪器 3 目 录 简 介 0 迈克尔逊在工作 迈克尔逊干涉仪是美国物理学家迈克尔逊于1881年设计的一种精密光学仪器，用以进行光谱学和度量学的研究，并精确测出光速 。迈克尔逊与莫雷曾用此仪器做了非常著名的迈克尔逊—莫雷实验，可以说它是狭义相对论的实验基础，为物理学的发展做出了重要贡献。由于在光谱学和度量学方面的贡献，迈克尔逊于1907年获得诺贝尔物理学奖。 美籍德国人 （1852-1931）（A.A.Michelson） 简 介 迈克尔逊干涉仪可以精密地测量微小长度、光的波长、光源的相干长度，利用它的原理还能够制成各种专用干涉仪器它被广泛地应用于生产和科研各领域。 用迈克尔逊干涉仪测气流 实验目的 了解迈克尔逊干涉仪的原理、结构，学会迈克尔逊干涉仪的调节与使用方法。 了解非定域干涉的形成条件及干涉图样的特点。 学会迈克尔逊干涉仪测量He-Ne激光的波长。 实验原理 1.光的干涉条件 干涉的光必须是相干光 (2) 光的能量要近似相等 （3）两列光的光程差要近似相等 2. 相干光的获得方法 频率相同，相位差恒定，振动方向一致的两束光才能产生稳定的干涉，这两束光称为相干光。 获得相干光的的方法一般有两种： (1)分振幅法：从同一束光分出能量近似相等的两部分。如薄膜干涉等。 (2)分波面法:从光波的同一波面分出两个子法。如杨氏双缝干涉等。 迈克尔逊干涉采用的是分振幅法干涉。 3.干涉仪结构和干涉条纹 M 1 M 2 2 G G 1 2 半透明 镀银层 单 色 光 源 反 射 镜 2 反射镜 1 补偿玻璃板 观察屏 M 一束光在G1处分振幅形成的两束光，其光程差就相当于由M1和M2’ 形成的空气膜上下两个面反射光的光程差。它们干涉的结果是薄膜干涉，调节M1就有可能得到d=0，d=常数，d?常数（如劈尖）对应的薄膜等倾或等厚干涉条纹。 d 1 2 4. 迈克尔逊测波长的实验原理 根据薄膜干涉理论，1、2两相干光束的光程差为: Δ＝ 2dcosδ =｛ Kλ 明纹 （2K+1）λ/2 暗纹 其中 K=0,1,2,3,… 明纹时有： 2dcosδ=Kλ,K=0,1,2,… 可见，当λ一定时，如果 d 逐渐减小，条纹的级数K也会减小，看到的现象是干涉圆环缩进（吞）；如果d逐渐增大，同理，看到的现象是干涉圆环冒出（吐）。对于中央条纹，当缩进或冒出N环时，则光程差变化为 δ=0 2d=Kλ,K=0,1 当条纹为等倾条纹时，移动M1 ，相当于改变M1 和M2′之间空气薄膜的厚度，此时干涉条纹会出现条纹“缩进”或“冒出”的现象。 “缩进”或“冒出”的条纹数与移动距离的关系： 如果数出“缩进”或“冒出”的条纹数，由已知波长λ就可计算出Δd，这就是测量微小距离的原理； 反之，由读出的Δd也可测定入射光的波长，这也是测定单色光波长的一种方法。 总 结 1、明确待测物理量与仪器的联系。 仪器讲解要点 2、如何使两相干光束在空间相遇？（如何调节，如何判断？） 3 、动镜如何动？只有干涉条纹能移动的情况下才能进行测量； 4、如何读数？（主尺+读数小窗口+微调手轮） 迈克尔逊干涉仪的结构 水平调节螺丝 1、光路部件 2、读数部件 3、调节部件 迈克尔逊干涉仪读数结构的调整 粗调鼓轮，每周为100个均匀刻度，每旋转一周，主尺刻度进动1mm，因此其精度为0.01mm；微调鼓轮，每周为100个均匀刻度，每旋转一周，粗调鼓轮刻度进动一个刻度，因此其精度为0.0001mm 调节要点： 1)将激光源放置在干涉仪的