迈克尔逊干涉仪及其应用
迈克尔逊干涉仪调节与应用
4.1迈克尔逊干涉仪调节与应用迈克尔逊干涉仪是一种典型的分振幅的双光束干涉装置。
它是较理想的教学仪器，可以用来研究多种干涉现象，并可进行较精密的测量。
同时它又是近代干涉装置的原型。
一、实验目的要求1．了解迈克尔逊干涉仪的结构、掌握其调节使用的方法。
2．通过实验考察等倾干涉、等厚干涉形成的条件、花纹特点、变化规律及相互间的区别，加深对干涉理论的理解。
3．利用迈克尔逊干涉仪测钠光波长和钠光双线波长差。
4．观测等厚干涉条纹和钠光源的相干长度。
二、仪器用具迈克尔逊干涉仪，钠光灯，带有小孔的光屏。
三、实验原理（一）迈克尔逊干涉仪光路迈克尔逊干涉仪是一种分振幅双光束的干涉仪。
图一是迈克尔逊干涉仪的光路图，从扩展光源S 射来的光，到达平行平面板1G 上（此板后表面是镀有半反射膜，镀有铬）后分成两部分，反射光l 在1G 处反射后向着1M 前进，透射光2透过1G 后向着2M 前进，这两列光分别在1M 和2M 上反射后逆着各自的入射方向返回，最后都到达E 处，既然这两列光波来自光源上同一点O ，所以是相干光，因而眼睛在E 处可观察到干涉条纹，2G 是补偿板，其材料和厚度与1G 相同，是为了保证两束光在玻璃中光程相等而设置的。
由于光在分光板1G 的第二面上反射，使2M 在1M 附近形成一平行1M 的虚像M'2，因而光在迈克尔逊干涉仪中自1M 和2M 的反射，相当于自1M 和2M '的反射，所以在迈克尔逊干涉仪中所产生的干涉与厚度为d 的空气膜所产生的干涉是等效的。
另外，反射镜2M 是固定不动的，1M 可在精密导轨上前后移动，从而改变反射光1和透射光2两光束之间的光程差。
精密导轨与1G 成45°角。
为了使光束1与导轨平行，光源应垂直导轨方向射向迈克尔逊干涉仪。
（二）干涉花纹的图样M 2反射镜2分光镜补偿片SdM '2M 1反射镜1图一四、实验内容方法练习一用迈克尔逊干涉仪测定钠光波长当1M 与2M '相互平行时，所得图样为等倾干涉，干涉条纹的形状，决定于具有相同入射角的光，在垂直于观察方向的平面上光的分布轨迹，如图二所示，在垂直观察方向的光源平面S 上，自O 点为中心的圆周上各点发出的光具有相同的倾角k i ，如果在L 处放一会聚透镜，在透镜焦平面上放一光屏p ，则在屏上可以看到一组同心圆环。
迈克尔逊干涉仪用途
迈克尔逊干涉仪用途迈克尔逊干涉仪是一种光学仪器，用于测量干涉现象以及测量光速、介质折射率等光学参数。
它由美国物理学家阿尔伯特·迈克尔逊于1881年发明，是一种基于干涉现象的实验装置。
迈克尔逊干涉仪主要由光源、反射镜、半透镜、反射镜等光学元件组成。
迈克尔逊干涉仪的主要用途是测量光速。
根据迈克尔逊干涉仪的原理，当具有一定相位差的两束光经过半透镜射到分束器上后，会被分成两束互相垂直并发生干涉的光束。
如果其中一束光经过微小的长度差，例如由于地球的自转导致测量方向的光程差发生变化，就会导致干涉环的移动。
通过观察干涉环的移动情况，可以计算出由于光速变化引起的干涉环的移动量，并进而计算出光速的值。
迈克尔逊干涉仪还可以用于测量介质的折射率。
在测量过程中，可以将待测介质放置在其中一条光束的路径上。
根据杨氏双缝干涉的原理，通过观察干涉环的移动情况，可以推导出介质的折射率。
此外，迈克尔逊干涉仪还可以应用于光学元件的质量检验和表面形貌的测量。
通过观察干涉图案的变化，可以分析光学元件的表面形貌和光学性能。
例如，在制造反射镜时，可以使用迈克尔逊干涉仪检测反射镜的表面平整度和波前畸变，从而保证反射镜在光学系统中的性能。
此外，迈克尔逊干涉仪还广泛应用于科学研究领域。
例如，迈克尔逊干涉仪可以用于测量微小物体的长度、密度等物理参数，也可以用于测量光学元件的厚度和介质的分布情况。
迈克尔逊干涉仪还可以用于研究光的相干性和干涉现象，以及进行光学实验和教学。
值得一提的是，迈克尔逊干涉仪在20世纪初被用于测量爆炸引起的空气震荡的波长和频率，以及测量大气密度和声速的变化。
这些测量对于了解爆炸物的特性和爆炸波在大气中的传播具有重要意义。
综上所述，迈克尔逊干涉仪主要用于测量光速、介质折射率和光学元件的质量检验，也被广泛应用于科学研究、教学和光学实验等领域。
它的应用范围十分广泛，对于研究光学现象和测量光学参数具有重要的意义。
迈克尔逊干涉仪的使用实验报告
迈克尔逊干涉仪的使用实验报告
实验目的，通过使用迈克尔逊干涉仪，了解干涉现象的产生原理，掌握干涉仪的使用方法，以及通过实验观察和测量，验证干涉
理论。
实验原理，迈克尔逊干涉仪是一种利用干涉现象测量光波波长、折射率等物理量的仪器。
它由半透明镜、全反射镜和光源等部件组成。
当光波通过半透明镜分为两束光线，分别经过不同路径反射后
再次汇聚在半透明镜上时，会产生干涉现象。
通过观察干涉条纹的
变化，可以得到有关光波性质的信息。
实验步骤：
1. 调整迈克尔逊干涉仪，使得两束光线在半透明镜上产生明显
的干涉条纹。
2. 观察干涉条纹的变化，记录下不同条件下的干涉图样。
3. 通过调节干涉仪的各个部件，测量干涉条纹的间距、角度等
参数。
4. 根据测量数据，计算出光波的波长、折射率等物理量。
实验结果，通过观察和测量，得到了不同条件下的干涉条纹图样，并且测量了干涉条纹的间距、角度等参数。
根据计算得到的数据，验证了干涉理论，并且得到了光波的波长、折射率等物理量的结果。
实验总结，通过这次实验，我们深入了解了迈克尔逊干涉仪的使用方法，掌握了干涉现象的产生原理，并且通过实验观察和测量验证了干涉理论。
这次实验对我们加深了对光学原理的理解，提高了实验操作能力，是一次很有意义的实验。
迈克尔逊干涉仪的原理与应用
迈克尔逊干涉仪的原理与应用在大学物理实验中，使用的是传统迈克尔逊干涉仪，其常见的实验内容是：观察等倾干涉条纹，观察等厚干涉条纹，测量激光或钠光的波长，测量钠光的双线波长差，测量玻璃的厚度或折射率等。
由于迈克尔逊干涉仪的调节具有一定的难度，人工计数又比较枯燥，所以为了激发学生的实验兴趣，增加学生的科学知识，开阔其思路，建议在课时允许的条件下，向学生多介绍一些迈克尔逊干涉仪的应用知识。
这也是绝大多数学生的要求。
下面就向大家介绍一些利用迈克尔逊干涉仪及其原理进行的测量。
一、传统迈克尔逊干涉仪的测量应用1. 微小位移量和微振动的测量[11-14]；采用迈克尔逊干涉技术,通过测量ＫＤＰ晶体生长的法向速率和台阶斜率来研究其台阶生长的动力学系数、台阶自由能、溶质在边界层内的扩散特征以及激发晶体生长台阶的位错活性。
He-Ne激光器的激光通过扩束和准直后射向分束镜,参考光和物光分别由反射镜和晶体表面反射,两束光在重叠区的干涉条纹通过物镜成像,该像用摄像机和录像机进行观察和记录.滤膜用于平衡参考光和物光的强度.纳米量级位移的测量：将迈克尔逊型激光干涉测量技术应用于环规的测量中。
采用633nm稳频的He-Ne激光波长作为测量基准，采用干涉条纹计数，用静态光电显微镜作为环规端面瞄准装置，对环规进行非接触、绝对测量，配以高精度的数字细分电路，使仪器分辨力达到5nm；静态光电显微镜作为传统的瞄准定位技术在该装置中得以充分利用，使其瞄准不确定度达到30nm；精密定位技术在该装置中也得到了很好的应用，利用压电陶瓷微小变动原理，配以高精度的控制系统，使其驱动步距达到5nm。
测振结构的设计原理用半导体激光器干涉仪对微振动进行测量时,用一弹性体与被测量（力或加速度)相互作用,使之产生微位移。
将这一变化引到动镜上来,就可以在屏上得到变化的干涉条纹,对等倾干涉来讲,也就是不断产生的条纹或不断消失的条纹。
由光敏元件将条纹变化转变为光电流的变化,经过电路处理可得到微振动的振幅和频率。
迈克尔逊干涉仪原理的应用
迈克尔逊干涉仪原理的应用1. 什么是迈克尔逊干涉仪迈克尔逊干涉仪是一种实验仪器，用于测量光的相位差。
它由美国物理学家阿尔伯特·迈克尔逊在1887年发明，因而得名。
这种仪器利用光的干涉现象，通过观察干涉条纹的变化来测量光的相位差。
迈克尔逊干涉仪被广泛应用于光学测量、干涉光谱等领域。
2. 迈克尔逊干涉仪的工作原理迈克尔逊干涉仪的工作原理基于光的干涉现象。
它由一个光源、一个分束器、两个反射镜、一个合束器和一个接收器组成。
1.光源：迈克尔逊干涉仪通常使用激光作为光源，因为激光有良好的相干性。
2.分束器：分束器是一个半透明的镜片，它将光源发出的光束分成两束等强度的光束。
3.反射镜：迈克尔逊干涉仪有两个反射镜，分别被称为平面镜和倾斜镜。
平面镜将光束反射回分束器，而倾斜镜将光束反射到待测物体上。
4.合束器：合束器将待测物体上反射的光束和从分束器反射回来的光束重新合并到一起。
5.接收器：接收器用于检测合并后的光束的强度变化，通常使用光电二极管或干涉仪接收器。
通过调整倾斜镜的位置，可以改变光束在待测物体上的路径长度，从而观察到干涉条纹的变化。
3. 迈克尔逊干涉仪的应用迈克尔逊干涉仪在科学研究和工程领域有着广泛的应用。
3.1 光学测量迈克尔逊干涉仪可以用于测量光波的相位差，进而测量物体的表面形貌、折射率等参数。
通过分析干涉条纹的变化，可以实现亚微米级的测量精度。
3.2 光学干涉光谱迈克尔逊干涉仪可以用于测量光的频率和光谱分辨率。
通过调节倾斜镜的位置，改变光程差，可以观察到干涉条纹的移动。
根据干涉条纹的移动来计算光的频率和光谱宽度。
3.3 光学通信迈克尔逊干涉仪可以用于光信号的调制和解调。
通过调节倾斜镜的位置，控制光的相位差，实现光信号的调制。
同时，迈克尔逊干涉仪也可以用于解调接收到的光信号。
3.4 光学传感迈克尔逊干涉仪可以用于光学传感器的设计。
通过将待测物体放置在干涉仪的测量光路中，利用干涉条纹的变化来测量物体的参数，如温度、压力、应力等。
迈克尔逊干涉仪实验报告
迈克尔逊干涉仪实验报告引言迈克尔逊干涉仪是一种利用光的干涉现象测量间距的仪器。
它是由美国物理学家亚伯拉罕·迈克尔逊于1881年发明的。
迈克尔逊干涉仪广泛应用于光学、激光技术、光纤通信等领域。
本实验旨在通过搭建迈克尔逊干涉仪并进行实验，了解其原理和应用。
实验设备•He-Ne氦氖激光器•1/10波片•片玻璃•半反射膜•波长计•读数显微镜•测距器实验原理迈克尔逊干涉仪利用光的波动性和波的干涉原理进行测量。
它由一个分束器、一面半反射镜、两面平行平板镜和一个光源组成。
光源发出的光经过分束器分为两束，一束经过半反射镜反射，另一束直接透射，然后它们分别在两面平行平板镜上反射，并最后再次汇聚在一起。
当两束光相遇时，会产生干涉现象。
通过调节其中一个平板镜的位置，可以使反射光程差发生变化，从而观察到干涉现象的变化。
实验步骤1.搭建迈克尔逊干涉仪。
安装好分束器、半反射镜和两面平行平板镜，并精确调整位置和方向。
2.打开He-Ne氦氖激光器，并调整光源位置和方向，使得光能够正常通过分束器。
3.将1/10波片放置在半反射镜旁边的光路上，调整它的角度，使得一部分光能够通过。
4.在反射光路上插入片玻璃，观察干涉条纹。
5.通过调整其中一个平板镜的位置，改变反射光程差，观察干涉条纹的变化。
6.使用读数显微镜和测距器，测量不同光程差下的干涉条纹的移动和位置。
实验结果与分析在实验中，我们观察到了干涉条纹的变化。
随着平板镜位置的调整，干涉条纹的位置发生了移动。
通过测量不同光程差下的干涉条纹的移动，我们得到了一组数据。
根据这组数据，我们可以计算出光的波长。
结论通过利用迈克尔逊干涉仪进行实验，我们成功观察到了干涉条纹的变化，并进行了测量。
实验结果证实了迈克尔逊干涉仪的原理，并且得到了光的波长的计算值。
迈克尔逊干涉仪在光学和激光技术中有着广泛的应用，了解和掌握它的原理和使用方法对于进一步研究和应用光学技术具有重要意义。
参考文献1.Smith, Robert W. (1998).。
迈克尔逊干涉仪的调节和使用
迈克尔逊干涉仪的调节和使用迈克尔逊干涉仪是光学实验中一种重要的仪器，它的原理是基于干涉现象来测量长度、速度、折射率等物理量。
因此，正确地调节和使用迈克尔逊干涉仪对于实验结果的准确性和可靠性至关重要。
一、调节步骤1、粗调：首先调整干涉仪的粗调旋钮，使干涉条纹大致对称。
2、细调：然后调整干涉仪的细调旋钮，使干涉条纹更加清晰、对称。
具体步骤如下：（1）将光源对准干涉仪的入射缝，调整干涉仪的三个脚螺旋，使干涉条纹出现在视野中。
（2）调节干涉仪的粗调旋钮，使干涉条纹大致对称。
（3）调节干涉仪的细调旋钮，使干涉条纹更加清晰、对称。
可以通过观察干涉条纹的移动方向和距离来判断调节是否正确。
（4）重复以上步骤，直到干涉条纹完全对称、清晰。
二、使用注意事项1、保持干涉仪的清洁，避免灰尘和污垢进入干涉仪内部。
2、在调节过程中，要轻拿轻放，避免损坏干涉仪的精密部件。
3、在使用过程中，要避免过度调节粗调旋钮和细调旋钮，以免损坏干涉仪的调节机构。
4、在记录实验数据时，要保证记录的准确性和完整性。
5、在实验结束后，要将干涉仪恢复到初始状态，以便下一次使用。
正确地调节和使用迈克尔逊干涉仪需要耐心和细心。
只有掌握了正确的调节方法，才能更好地发挥其作用，提高实验的准确性和可靠性。
迈克尔逊干涉仪法测定玻璃折射率迈克尔逊干涉仪是一种精密的光学仪器，其原理基于干涉现象，能够用于测量微小的长度变化和折射率。
本文将介绍如何使用迈克尔逊干涉仪法测定玻璃的折射率。
一、实验原理折射率是光学材料的一个重要参数，它反映了光在材料中传播速度的改变。
迈克尔逊干涉仪法利用干涉现象来测量折射率。
当光线通过不同介质时，其速度和波长都会发生变化，这就导致了光程差的产生。
通过测量光程差，我们可以计算出介质的折射率。
二、实验步骤1、准备实验器材：迈克尔逊干涉仪、单色光源（如激光）、测量尺、待测玻璃片。
2、将单色光源通过分束器分为两束相干光束，一束直接照射到参考镜，另一束经过待测玻璃片后照射到测量镜。
迈克尔逊干涉及技术应用
迈克尔逊干涉及技术应用【仪器用具】迈克尔逊干涉仪（PASCO OS9255A ）,激光器等【原理概述】1结构与光路干涉仪的结构简图见图 1，Beam Splitter 和 Compensator Plate 是两块折 射率和厚度都相同的平行平面玻璃板， 分别称为分光镜和补偿镜。
分光镜的背 面镀了一层半反射膜。
从面光源来的光 线在这里分为强度相等的反射光和投 射光，反射光射向 Adjustable Mirror透镜（M 2），折射光射向Movable Mirror 透镜（M 1）。
反射光 经M 2反射后再透 过分光镜，投射在观察屏上。
折射光经 M1反射后再经分光镜反射投射到观 察屏，投射到观察屏的两束光线都是分自同一光线， 所以是相干的，可以产生干涉条纹。
这就是等倾干涉条纹。
光程差计算：如图2, M 2’ 是平面镜M 2对分光镜半反射膜所成虚象，两相干光束1、2好象是从M 1和M 2' 构成的虚平行平板面反射。
因此△ = （AB+ BC ） -AE =2—（2htan Rsinv =2hcosvCOST2. 干涉条纹迈克尔逊干涉仪的干涉条纹与 M 1和M 2’构成的虚平 行板产生的干涉条纹一样，M 2后有螺钉，用来调节方位，调节 M 1和M 2’精确地 平行，就会看到等倾干涉圆环条纹。
补偿镜的作用是在平面反射镜 M 1和M 2距 分光镜半反射膜中心的距离相等时，使由 M 1和M 2’反射回来的两束光有相等的 光程【实验内容一：用迈克尔逊干涉仪测量波长】M1和M2平行时，出现的是等倾干涉圆环， M1镜每移动/距离，视场中心就冒 出（h 增大时）或湮灭（h 减小时）一个圆环，变化圆环数目 N 与M1移动的距 离I 的关系为： l=N/2若已有标准长度，就可以通过上式求出光源的波长。
Beam Split!er ( |(1)其中是光 M 1 （M 2’）上的入射角或反射角。
E1迈兗工毗下戲 Mo-va bte Mirror (MJVleifciiig Scieen QgFnperaitorPlate 砰性聃邊童 Adj LP1 Able Mrror实验步骤:1.放置好激光器与干涉仪的位置，保证激光器射出的光线能与干涉仪的面板平行。
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迈克尔逊干涉仪及其应用
迈克尔逊干涉仪的应用
迈克尔逊干涉仪是一种利用分振幅法实现干涉的精密光学仪器．自1881 年问世以来，迈克尔逊曾用它完成了三个著名的实验：否定“ 以太” 的迈克尔逊—莫雷实验；光谱精细结构和利用光波波长标定长度单位．迈克尔逊干涉仪结构简单、光路直观、精度高，其调整和使用具有典型性．根据迈克尔逊干涉仪的基本
原理发展的各种精密仪器已广泛应用于生产和科研领域．
【预习要求】
1. 阅读实验十六，理解光的干涉、等倾干涉与等厚干涉 .
2. 了解定域干涉与非定域干涉概念 .
3. 了解迈克尔逊干涉仪的结构和使用 .
【实验目的】
1. 研究迈克尔逊干涉仪上各种光的干涉现象 .
2. 了解迈克尔逊干涉仪的应用 .
【实验仪器】
迈克尔逊干涉仪，法布里－珀罗干涉仪，氦氖激光器，钠光灯，白炽灯，
扩束镜
【实验要求】
1. 定域干涉与非定域干涉的研究
（1）观察激光产生的定域干涉与非定域干涉；
（2）粗略测定激光定域等倾干涉条纹和等厚干涉条纹的定域位置（精确到
mm ）；
（3）观察钠光产生的定域干涉与非定域干涉 .
2. 钠光双线波长差与相干长度的测定
（1）用迈克耳孙干涉仪测定钠光双线波长差；
（2）用迈克耳孙干涉仪测定钠光相干长度；
（3）用迈克耳孙干涉仪考察氦－氖激光的相干长度 .
3. 钠光双线波长差的测定与考察补偿板的作用
（1）用迈克耳孙干涉仪测定钠光双线波长差；
（2）用法布里－珀罗干涉仪测定钠光双线波长差；
（3）观察无补偿板的迈克耳孙干涉仪中条纹的特点 .
【实验提示】
1. 如何获得点光源和面光源？如何测定干涉条纹的定域位置？
2. 钠光包含中心波长分别为589.0nm 和589.6nm 的两条谱线，在迈克耳逊干涉仪中它的干涉条纹有什么特点？
测波长差的公式；能用测出的波长差计算相干长度吗？测定光源相干长度的方法，实际可能达到的精度 .
3. 钠光包含中心波长分别为589.0nm 和589.6nm 的两条谱线，在迈克耳逊干涉仪和法布里－珀罗干涉仪中它的干涉条纹各有什么特点？
4. 迈克耳逊干涉仪中补偿板有哪些作用？
5．考虑实际可能达到的精度，确定是否要用微动手轮，应如何安排测量次数，如何处理数据 .
【设计报告要求】
1 . 写明实验的目的和意义
2 . 阐明实验原理和设计思路
3 . 说明实验方法和测量方法的选择
4 . 列出所用仪器和材料
5 . 确定实验步骤
6 . 设计数据记录表格
7 . 确定实验数据的处理方法
【思考题】
1 . 什么是光的干涉现象？在干涉区域内一定会有条纹出现吗？
2 . 什么是相干光？为什么面光源发出的光在一定区域内也能发生干涉？
3 . 什么是定域干涉？什么是非定域干涉？它们分别在什么条件下发生？
4 . 什么是等倾干涉？什么是等厚干涉？它们分别在什么条件下发生？
5 . 白光的干涉条纹是白色的吗？
6 . 什么是条纹的可见度？它与哪些因素有关？
7 . 什么是光源的相干长度？什么是光源的相干时间？它们有什么关系？
8 . 光在反射时什么条件下会发生半波损失？。