迈克耳孙干涉光程差分析模型探讨
迈克耳孙干涉实验试解释等厚干涉条纹变化的原因
迈克耳孙干涉实验试解释等厚干涉条纹变化的原因迈克耳孙干涉实验，那可真是个神奇的事儿！你想啊，光，明明就是眼睛看不见摸不着的东西，居然也能做出这么有趣的游戏。
话说，光这东西，要是没有特别的工具，谁都不知道它的秘密。
于是，这位迈克耳孙大叔就通过干涉实验，把光的这一大谜团解开了一点点。
至于说干涉条纹嘛，嘿，那可就是实验中的“明星”啦。
看着这些条纹的变化，简直就像在看一场视觉的魔术，充满了玄机，藏着大大的秘密。
简单来说，迈克耳孙干涉实验其实是在通过两束光的相互作用来观察光的波动性。
你可以把这两束光想象成两个正在对打的拳击手，他们在某个时刻碰撞到了一起。
一个劲儿地往上跳，另一个则使劲往下压，结果呢，他们就互相“打架”，产生了干涉现象。
而干涉条纹，就是这些拳击手打得不亦乐乎时留下的痕迹，分明的暗条和亮条，像极了站在两条线之间的观众们对这场比赛的反应，啪啪的掌声或者“哎呀”声不断。
干涉条纹变化的原因是什么呢？说实话，这个问题得从光的“性格”说起。
光，不像我们这么实实在在的，是那种飘忽不定的家伙。
它既能像小球一样反弹，也能像波浪一样起伏，这种波动性就是光的“本质”。
你想啊，当这两束光走到了一起，它们就开始拼命地比谁更“波”得厉害。
它们相遇时，不是简单的碰个面就散了，而是会有“合”与“分”的现象。
比如，两个波形特别高的地方碰一起，那就是亮条，两个低的地方碰一起，也是亮条；而高和低相遇时，咔嚓一声，干涉就会产生，亮的变成暗的，条纹就不一样了。
这些条纹的出现，也正好说明了光的波动性，嗯，波光粼粼不是说着玩的，干涉现象正是它的“光辉时刻”。
这干涉条纹变不变，跟光的路径差有关系。
什么意思呢？就像你们在看舞台剧的时候，演员的站位也很重要。
两束光通过不同的路径到达屏幕，走得越远，光到达的时间就有差别，简单点说，就是两束光“打了个别扭”，这差距一大，条纹就有了变化。
你想，这场比赛没有打好怎么可能不出事呢！所以呀，条纹就开始变得扭曲或不稳定，亮条和暗条的位置可能会有点错乱，甚至完全消失。
迈克耳孙干涉仪实验报告 (2)
迈克耳孙干涉仪实验报告
5-吴利杰
PB05210415
1观察非定域干涉条纹
由公式Δ=2hcosδ（1+h/Zsin2δ）可以看出在δ=0，即干涉环的中心处光程差有极大值，即中心处干涉级次最高。
如果中心处是亮的，则Δ1=2h1=mλ。
若改变光程差，使中心处仍是亮的，则Δ2=2h2=（m+n）λ，我们得到
Δh=h2-h1=1/2nλ
即M1和M2之间的距离没改变半个波长，其中心就“生出”或“消失”一个圆环。
两平面反射镜之间的距离增大时，中心就“吐出”一个个圆环。
反之距离减小时中心就“吞进”一个个圆环，同时条纹之间的间隔（条纹的稀疏）也发生变化。
2测量He-Ne激光的波长（要求用最小二乘法处理数据）
以下计算均在概率p=0.68下
ΔH=0.01591±0.00006(p=0.68)
λ=ΔH1/n=0.000318±0.000001 (单位？给出的结果为半波长)
逆时针时ΔH：
平均值ΔH=0.01594 标准差σ=0.00020mm μA=0.000064mm t=1.06
ΔH=0.01594±0.00007(p=0.68)
λ=ΔH1/n=0.000319±0.000001(单位？给出的结果为半波长)。
迈克尔孙干涉仪中的光程差释疑
ｄｌ ｏｓ２ ） ｃ ０
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Ｍ 的法线 的夹角为 ０入射在分光板 Ｇ 的 ０点并分成光线 Ｉ ２ ， ｌ 和光线 １， １ ０点到达平面镜 Ｍ 和 Ｍ 的垂直距离 ｌ ２
分别为 Ｏ ＝ｄ ，Ｎ＝ｄ ． Ｍ ｌＯ ２光线 Ｉ 被平面镜 Ｍ 反射后再经分光板透射， ｌ 光线 Ⅱ Ｍ 反射后再经分光板反射 ， 被 ２
最后两 光线 同时进入 眼睛形 成干 涉 条纹 ．
图 １ 镜像 光路 图
图 ２ 真 实 光路 图
［ 收稿 日 ］２１— ４ ０ 期 ００ ０ — ７
［ 作者简介】罗 涛 （９７ ，男，江西吉安人，长春师范学院物理学院讲师， １７ 一） 硕士，从事光学理论研究。
・
５ ・ ４
根据反射光的镜面成像性质 ， 到达平面镜 Ｍ 的光路 Ｉ可以以分光板 Ｇ 为对称面等效到另一侧 （ １ ２ １ ｊ 图 中虚
迈克尔孙干涉实验误差分析及改进
迈克尔孙干涉实验误差分析及改进摘 要： 分析迈克尔孙干涉实验中可能出现的一些误差，并据此提出了对实验操作及仪器的一些改进。
关键词： 迈克尔孙干涉；误差；改进Error Analysis and Improvement of the Experiment ofMichelson InterferometerAbstract:The article analyzes some possible errors in the experiment of Michelson interferometer and puts forwardimprovements according to these analyses.key words: Michelson Interferometer ；error analysis ；improvement在短学期的物理实验中，我们利用迈克尔孙干涉仪观察了光的干涉的基本现象，并测量了单色光的波长、钠黄光两条谱线之间的波长差，估测了白光光源的相干长度和谱线宽度。
实验中所得的测量值与公认值相比，总是存在着或多或少的误差。
本文将通过对这些误差的分析来提出对迈克尔孙干涉实验的一些改进意见。
1、实验原理回顾1.1迈克尔孙干涉仪原理迈克尔孙干涉仪的原理图如图1所示，G1和G2为材料、厚度完全相同的平行板，G1的一面镀上半反射膜，1M 、2M 为平面反射镜，2M 是固定的，1M 和精密丝杆相连，使其可前后移动，最小读数为10-4mm ，可估计到10-5mm ，1M 和2M 后各有几个小螺丝可调节其方位。
光源S 发出的光射向G1板而分成（1）、（2）两束光，这两束光又经1M 和2M 反射，分别通过G1的两表面射向观察处E ，相遇而发生干涉，G2作为补偿板的作用是使（1）、（2）两束光的光程差仅由1M 、2M 与G1板的距离决定。
由此可见，这种装置使相干的两束光在相遇之前走过的路程相当长，而且其路径是互相垂直的，分的很开，这正是它的主要优点之一。
迈克耳孙干涉仪实验报告
迈克耳孙干涉仪实验报告
实验报告：
迈克耳孙干涉仪实验报告
一、实验目的
本实验旨在探究迈克耳孙干涉仪的工作原理，通过测量光程差的改变对光干涉的现象进行观测，验证光的波动性。
二、实验原理
迈克耳孙干涉仪是一种利用光的干涉现象测量长度、精密测量折射率和表面形貌的仪器。
该仪器由光源、光路、反射镜、分束器等部分组成。
实验中将激光通过分束器分为两路，经过反射后合并。
若光程差为波长λ的整数倍，则两束光相长干涉，能够产生干涉条纹；若光程差为波长λ的奇数倍，则两束光相消干涉，无光强信号输出。
通过调整移动反射镜的距离，可以改变两束光之间的光程差，
从而改变干涉条纹的位置和间距。
三、实验步骤
1.将迈克耳孙干涉仪放在水平台上，调整仪器平衡，保证反射
镜和分束器都放在同一水平线上。
2.利用反射镜将激光分为两路，并调整两路光的光程差至相等。
3.调整反射镜位置，使两路光在同一点空间叠加，观察干涉条
纹的出现。
4.移动反射镜，改变光程差，观察干涉条纹的变化。
5.记录不同光程差下的干涉条纹位置，计算出相应的波长，并
根据波长变化计算出光的折射率。
四、实验结果
在实验中，我们测量了不同光程差下的干涉条纹位置，并计算出了光的波长和折射率。
实验结果表明，光的波动性和干涉现象得到了很好的验证。
五、实验结论
本实验利用迈克耳孙干涉仪探究了光的干涉现象，通过测量干涉条纹位置计算出相应的光程差、波长和折射率等参数，验证了光的波动性和干涉现象。
通过本实验，我们加深了对光学基础理论的理解，对光学实验技能有了更深入的认识。
对迈克尔逊干涉实验的分析与讨论
绪论迈克尔逊干涉仪是1883年在美物理学家迈克尔逊和莫雷合作为研究“以太”漂移而设计创造出来的精密仪器。
它利用分振幅法产生双光束以实现干涉。
迈克尔逊与其合作者用此仪器进行了三项著名实验：即迈克尔逊-莫雷实验，实验结果否定了“以太”的存在，为相对论的提出奠定了实验基础；随后将干涉仪用于光谱的精密结构的研究；利用光谱线的波长，标定标准米尺等工作，为近代物理和近代计算技术做出了重要贡献。
在实验中我们发现，用迈克尔逊干涉仪的点光源非定域干涉测氦氖激光的波长时,其值总是偏大。
本文通过对某些实验现象进行分析，找出了测量值偏大的原因是在某些区间里干涉条纹并不是严格的等倾干涉条纹。
由此本文通过公式运算与对实验现象的分析，找出了用迈克尔逊干涉仪测氦氖激光波长的最佳区间，并用实验数据进行了应证。
在以后的实验中，我们可以在此区间里进行测量，从而减小实验误差。
笔者发现，在大多数物理实验教科书中，对如何减小实验误差大都进行了罗列与叙述，但大多是从实验仪器与实验者等方面寻找问题，很少有人提及在实验中存在最佳测量区间这一问题。
笔者在实验中发现了一些异常现象，通过对象的分析，发现存在着最佳测量区间。
对迈克尔逊干涉实验的分析与讨论1 引言1881年迈克尔逊（Michelson，1852-1931）制成可以测定微小长度、折射率和光波波长的第一台干涉仪。
后来，他又用干涉仪做了3个闻名于世的重要实验：迈克尔逊-莫雷（Morley,1838-1923）“以太”漂移实验，实验结果否定了“以太”的存在，解决了当时关于“以太”的争论，并确定光速为定值，为爱因斯坦（Einstein,1879-1955)发现相对论提供了实验依据；迈克尔逊与莫雷最早用干涉仪观察到氢原子光谱中巴耳末系的第一线为双线结构，并以次推断光谱线的精确结构；迈克尔逊首次用干涉仪测得镉红线波长（λ=643.84696nm)，并用此波长测定了标准米的长度（1m=1553164.13镉红线波长)。
迈克耳孙实验报告
迈克耳孙实验报告迈克耳孙实验报告迈克耳孙实验是一项经典的物理实验，通过对光的干涉现象的研究，揭示了光的波动性质。
这项实验由德国物理学家迈克耳孙于19世纪末进行，被认为是量子力学的奠基石之一。
本文将介绍迈克耳孙实验的原理、实验装置以及实验结果，并探讨其对量子力学的重要意义。
迈克耳孙实验的原理基于光的干涉现象。
当光通过一对狭缝时，会形成一系列明暗相间的干涉条纹。
这是因为光波在经过狭缝后会发生干涉，使得某些位置的光波相位相加，而在其他位置相位相消。
通过观察这些干涉条纹的形态，我们可以了解光的波动性质。
为了实现迈克耳孙实验，我们需要一台光源、一对狭缝和一块屏幕。
光源可以是激光器或者白炽灯等，但需要保证光源的单色性。
狭缝可以是单缝或者双缝，其宽度和间距需要适当选择。
屏幕用于接收光的干涉图样，可以是一块白纸或者光敏材料。
在实验中，我们将光源放置在一定距离外，使其照射到狭缝上。
光通过狭缝后，会形成一对光波，然后再次发生干涉。
这时，我们将屏幕放置在光波的传播路径上，以接收干涉图样。
通过调整屏幕的位置和角度，可以观察到一系列明暗相间的干涉条纹。
迈克耳孙实验的结果令人惊讶。
当使用单缝时，干涉条纹呈现出中央亮、两侧暗的分布规律。
而当使用双缝时，干涉条纹则呈现出中央暗、两侧亮的分布规律。
这一现象被解释为光波的干涉效应，其中单缝实验表明了光的波动性质，而双缝实验则揭示了光的波粒二象性。
迈克耳孙实验的结果对于量子力学的发展具有重要意义。
根据经典物理学的观点，光应该是一种波动现象，而不具有粒子性质。
然而，迈克耳孙实验的结果却表明，光既可以表现出波动性，又可以表现出粒子性。
这一发现挑战了经典物理学的基本假设，为量子力学的诞生奠定了基础。
迈克耳孙实验的结果还启发了人们对于微观粒子行为的理解。
根据量子力学的理论，微观粒子，如电子和中子等，也具有波粒二象性。
它们既可以表现出粒子性，又可以表现出波动性。
这一理论为量子力学的发展提供了理论基础，并推动了科学界对于微观世界的研究。
迈克尔逊干涉仪误差分析
迈克尔逊干涉仪误差分析1. 引言迈克尔逊干涉仪是一种常用于测量光程差的仪器，在各种光学实验和精密测量中广泛应用。
然而，由于各种原因，干涉仪的测量结果可能会受到误差的影响。
了解和分析这些误差对于准确测量和理解干涉现象至关重要。
2. 波长误差迈克尔逊干涉仪基于光的干涉现象，而光的波长是干涉仪测量的重要参数之一。
如果波长误差较大，将导致测量结果的不准确性。
波长误差可能来自于光源的波长不精确、干涉物镜的折射率误差等因素。
因此，在使用干涉仪进行测量之前，必须对光源和干涉物镜的波长进行精确校准。
3. 角度误差迈克尔逊干涉仪中的平台、反射镜等部件的角度误差会导致干涉现象的变化。
这些角度误差可能来自于仪器制造过程中的加工精度问题，或者在使用过程中由于机械振动等外部因素导致。
角度误差将引起光束的偏转，进而影响干涉图样的清晰度和位置。
因此，在使用干涉仪进行测量时，必须对仪器的角度进行精密校准和调整。
4. 环境误差迈克尔逊干涉仪对环境条件非常敏感。
例如，温度的变化会导致光路长度的改变，从而影响干涉现象的测量结果。
此外，空气中的振动、湿度等因素也会对干涉仪的测量结果产生影响。
为了减小环境误差的影响，需要在实验室中提供稳定的温度和湿度环境，并使用隔音装置来减小振动干扰。
5. 光学元件误差迈克尔逊干涉仪中使用的光学元件如分光镜、反射镜等都有一定的制造误差。
这些误差会导致光束的不均匀分布和偏移，从而影响干涉图样的形状和位置。
为了降低光学元件误差对测量结果的影响，需要选择质量优良的光学元件，并进行严格的质量控制。
6. 其他误差除了以上几种常见的误差来源外，还有一些其他因素可能对迈克尔逊干涉仪的测量结果产生影响。
例如，光源的强度波动、光电探测器的灵敏度误差等都可能导致测量结果的偏差。
在实际测量过程中，需要注意并排除这些潜在误差源的影响。
7. 误差分析与优化对迈克尔逊干涉仪的误差进行分析和优化是实现准确测量和高精度实验的关键。
通过定量分析不同误差源的影响，可以制定相应的措施来降低误差。
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物 理
实 验
Ｖｏ Ｉ ． ３ ３ ＮＯ ． ３
Ｍ ａｒ ．， ２ ０１ ３
ＰＨ Ｙ Ｓ Ｉ ＣＳ ＥＸ ＰＥＲ Ｉ Ｍ ＥＮ Ｔ ＡFra bibliotekＴＩ ｏ Ｎ
迈 克 耳 孙 干 涉 光 程 差 分 析模 型 探 讨
汪仕 元 ， 朱 俊 ， 穆 万 军 ， 李春 秀 ， 谢 程锋 ， 王 海 燕 ， 陈 雪 芹 ， 樊 婷 ， 夏 莹 ， 邹 宜君 。 ， 朱 传 清
（ 四川 大 学 ａ ． 物 理 学院 ； ｂ ． 材料 学 院 ； Ｃ ． 电气信 息 学院 ， 四川 成都 ６ １ ０ ０ ６ ４ ）
摘 要： 根 据迈 克 耳 孙 干 涉 中实 镜 和虚 镜 不 可 能 绝 对 平 行 的客 观 实 际建 立 了 迈 克 耳 孙 干 涉 光 程 差 分 析 模 型 ， 推 导 出
束 光 以角度 Ｐ入射 ， 分 别在 实镜 的 Ａ 点 和
△一 ＡＢ＋ ＢＣ— ＡＤ ＝ ＝ ＝
０ ，
一
虚镜 的 Ｂ 点发 生 反射 ， 则光 程差 为［ ６
２ ｄｔ ａ ｎ Ｐｓ ｉ ｎ Ｐ＝ ＝ ＝
ＣＯ Ｓ ｒ
ｏ Ｊ
（ １ 一ｓ ｉ ｎ 。Ｐ） 一２ ｄ ｃ ｏ ｓ Ｐ．
Ｃ０ Ｓ ｆ
要 从 等倾 干涉 过 渡 到 等 厚 干 涉 ， 首 先 就 要 改 变 实
镜 和 虚镜 之 间平行 状 态使 两镜 之 间产 生微 小 的夹 角， 但 这 样 操 作 的结 果 是 看 不 到 干 涉 图象 ．这 个 事 实告 诉 我们 现有 的迈 克 耳孙 干涉 理论 还存 在 着
所示） ．
从 图 ２中可 以看 到 ， 光源 ｓ发 出的光 ， 经实 镜 和虚镜 反 光形 成 的薄 膜 干 涉 相 当 于虚 光 源 Ｓ 和 Ｓ ｚ 发 出光 的干 涉．其 光程 差计 算如 下 ：
２ 迈 克 耳 孙 干 涉 中 光 程 差 公 式 的 推 导
设 定迈 克耳 孙 干涉 光 路 中实镜 和虚 镜相 互 平
不 完善 之 处．
等倾 干 涉定 域在 无 穷 远 处 ， 要 通 过 透 镜 才 能 看 到 ．但 实 际上 在没 有加 入 透镜 的 观察 屏 上是 可 以看 到 干 涉 图 像 的．为 了解 释 这 种 干 涉 现 象 ， 文 献［ ７ ］ 提 出 了不定域 干 涉光 程 差 分析 模 型 （ 如图 ２
了相 应 的 迈 克 耳 孙 干 涉 的光 程 差 公 式 ， 计 算 等倾 干 涉 和 等 厚 干 涉 的光 程 差 ， 完 整 地 描 述 了迈 克耳 孙 干 涉 的 等倾 干 涉 和 等
厚 干 涉及 其 两 种 干 涉 之 间 的 过 渡 关 系 ． 关键词 ： 迈克耳 孙干涉 ； 光程 差 ； 等倾干 涉； 等 厚 干 涉 中图分类号 ： ０４ ３ ６ ． １ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ ５ — ４ ６ ４ ２ （ ２ ０ １ ３ ） Ｏ ３ 一 Ｏ Ｏ ３ 卜Ｏ ４
１ 引 言
迈 克耳 孙 干涉 实验 是 一 个 著 名 的物 理 实 验 ，
深受 物 理学 界教 师 和学 生喜 爱 ．随 着迈 克 耳孙 干
涉 的用 途不 断扩 展 ［ １ ＿ ３ ］ ， 许 多迈 克耳 孙 干涉 实验 现
实镜
象 和 问题越 来 越 深 入 地 引起 关 注 和 探 讨 ＿ ４ ］ ．本 文构 建 了数 学模 型来 探讨 迈 克耳 孙干 涉 的光程 差
△ 一 ） 一 １ （ ， ４ Ｈ ｄ ＋ ４ ｄ 、 ） ． “ ］ Ｊ ≈ 雨 ２ Ｈ ｄ ‘
ｒ 堡
Ｉ Ｈ（ Ｈ ＋Ｒ０ ）
本 文试 图建立 基 于迈 克耳孙 干 涉 的光 程差 分 析模 型 ， 从理 论 上探 讨 迈 克 耳 孙 等倾 干涉 和等 厚 干涉 的光 程差 计 算 方 法 ， 并 且 探讨 等倾 干涉 和 等
一般资料直接给出了等厚干涉的图像定性地指出了等厚干涉的成因在于实镜和虚镜不完全平行但没有给出相应的理论解释和光程差公式也没有涉及等倾干涉和等厚干涉的联系常常使读者把等倾干涉和等厚干涉视为2个不相干的状态因而出现了前面所述的从等倾干涉实验到等厚干涉实验要特意给两镜之间调节出夹角的错误操作
第３ ３卷 第 ３ 期
分析 问题．
虚镜
迈 克耳 孙干 涉 图像通 常 分为 等倾 干 涉和 等厚 干涉 ．现有 的 光程 差公 式 只能 分别 解 释 等倾 干 涉
图１ 实 镜 和 虚镜 平行 的 光 程 差 分 析 图
一
和等 厚 干涉 形成 机 理 ， 但 不 能计 算 等 厚 干 涉 的光
程差 ， 也 不 能解 释 两者 的联 系 ．在操 作 实践 上 ， 如 果不 能 正确 引导 学生 从 已有 的等倾 干 涉过 渡 到等 厚干涉 ， 甚 至会 误 导学 生 的理 解 和操 作．例 如 ， 现 有 的观念 是 等倾 干 涉 对 应 的实 镜 和 虚 镜 完 全 平 行， 镜面之间的夹角为 ０ 。 ， 而 等 厚 干 涉 图象 对 应 的实 镜 和虚镜 不 完全 平行 ， 镜 面 间有微 小 的夹 角 ，
物 理 实 验
第３ ３ 卷
［ （ ＋
按 幂级数 展 开得 ：
￣ ／ ２ － １ ］ ，
也没 有 涉及 等倾 干 涉 和 等 厚 干涉 的联 系 ， 常常 使
读者 把 等倾 干涉 和等厚 干 涉视 为 ２ 个 不 相干 的状
态， 因 而 出现 了前 面所 述 的从 等 倾 干 涉 实验 到等 厚 干涉 实验要 特 意给 两镜 之 间调节 出夹 角 的错误 操作 ．
行， 间距 为 ｄ， 如图 １ 所示．
△一 ￣ ／ （ Ｈ＋２ ｄ ） 。 ＋Ｒ。 一￣ ／ Ｈ ＋Ｒ。 一
“ 第 ７届 全 国高 等 学 校 物 理 实 验 教 学 研 讨 会 ” 论 文 收 稿 日期 ： ２ ０ １ ２ — ０ ６ — ０ １ ； 修 改 日期 ： ２ ０ １ ２ — ０ ９ — ０ ９ 作者简 介 ： 汪仕元 （ １ ９ ５ ４ 一） ， 男， 四川达州人 ， 四川 大 学 物 理 学 院 高 级 工 程 师 ， 学士， 从 事 物 理 和 实验 教学 ．