迈克尔逊干涉仪的调整与使用概要
总结迈克尔孙干涉仪的调节要点
总结迈克尔孙干涉仪的调节要点
总结迈克尔孙干涉仪的调节要点
1. 调节仪器的频率信号：在调节之前，应确保频率信号的精度已达到要求，调节时应控制放电量，以确保信号的精确度。
2. 调节仪器的电源：调节前应确保电源适当，调节时应根据电源电压的变化来调节仪器的功能。
3. 配置仪器上的传感器：为了获得更准确的测量结果，在使用迈克尔孙干涉仪测量时，需要根据仪器的型号与传感器的类型来配置传感器，以便能够获得更精确的测量结果。
4. 确保仪器的准确性：测量结束前，应确保仪器的准确性，重视仪器的准确性，以确保仪器能够准确地输出测量结果。
5. 确保仪器的安全性：调节前应确保仪器的安全性，只有安全的仪器才能保证准确的仪器使用。
6. 对仪器进行保养：定期对仪器进行保养，可以确保仪器的性能和稳定性，使仪器能够正常使用。
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实验四 迈克尔逊干涉仪的调节和使用
实验四迈克尔逊干涉仪的调节和使用【实验目的】１．掌握迈克尔逊干涉仪的调节和使用方法；２．调节和观察迈克尔逊干涉仪产生的干涉图，加深对各种干涉条纹特点的理解。
【实验仪器和设备】迈克尔逊干涉仪、He~Ne激光器、扩束镜、小孔光阑、白炽灯、毛玻璃显示屏。
【实验原理】一、迈克尔逊干涉仪简介迈克尔逊干涉仪是一百多年前，物理学家迈克尔逊为了要测量“以太风”而设计出来的一种精密测长仪器，它是用“光的分振幅法”，将一束光分成两束相干光，经过分得很开的路径以后重新相遇而干涉的原理制成的。
由于仪器设计得巧妙，用途广泛，测量长度精密准确，为当时空前启后的发明，从而迈克尔逊获得1907年的诺贝尔奖。
实验室最常用的迈克尔逊干涉仪其原理图和结构图如图１所示。
[1]底座[2]水平调节螺钉脚[3]导轨架[4]丝杆[5]拖板[6]动镜M1[7]调节螺钉（3只）[8]定镜M2[9]调节螺钉[10]水平拉簧螺钉[11]垂直拉簧螺钉[12]分光板P1[13]补偿板P2[14]粗调手轮[15]读数窗口[16]微调手轮[17]米尺[18]支架杆和夹紧螺丝[19]显示屏M1和M2是在互相垂直的两臂上旋转的两个平面反射镜，其背面各有三个调节螺旋，用来调节镜面的方位；M2是固定的，M１由精密丝杆控制，可向臂轴前后移动，其移动距离由转盘读出。
仪器前方粗动手轮值为１０－２mm，右侧微动手轮的分度值为１０－４mm，可估读至１０－５mm，两个读数手轮属于蜗轮蜗杆传动系统。
在两臂轴相交处，有一与两臂轴各成４５°的平行平面玻璃板P1 ，且在P1的第二平面是镀以半透（半板又反射）膜，以便将入射光分成振幅近似相等的反射光１和透射光２，故P１平行放置，厚度和折射率均与P1称为分光板。
P2也是一平行平面玻璃板，与P１相同。
由于它补偿了1和2之间附加的光程差，故称为补偿板。
从扩展光源S射来的光，到达分光板P1后被分成两部分，反射光1在P1处反射后向着M1前进；透射光2透过P1后向着M2前进，这两列光波分别在M1、M2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，因而是相干光，在E处的观察者都能看到干涉图样。
迈克耳孙干涉仪的调整与使用技巧
迈克耳孙干涉仪的调整与使用技巧迈克耳孙干涉仪（Michelson interferometer）是一种常用的光学仪器，广泛应用于光学测量、干涉实验等领域。
正确的调整和使用迈克耳孙干涉仪对于获得准确的实验结果至关重要。
本文将介绍迈克耳孙干涉仪的调整方法以及使用技巧，帮助读者更好地理解和应用这一仪器。
1. 干涉仪的基本原理迈克耳孙干涉仪是利用光的干涉原理进行测量的仪器。
它由两束光线沿不同路径传播后再次叠加产生干涉，通过观察干涉图案的变化可以获得有关样品或光源的信息。
2. 调整干涉仪的步骤（1）准备工作在调整迈克耳孙干涉仪之前，首先要确保仪器和光源的完好和稳定。
检查干涉仪的光学元件是否清洁，光源是否稳定，确保能够获得高质量的干涉图案。
（2）调整光路通过调整迈克耳孙干涉仪的光路，使得两束光相干，达到干涉的条件。
具体步骤如下：- a. 调整分束镜迈克耳孙干涉仪的分束镜是将光分成两束的关键元件。
调整分束镜的位置和角度，使得两束光线的光程差尽量为零。
- b. 调整反射镜调整迈克耳孙干涉仪的反射镜位置和角度，使得两束光线重新叠加时能够产生明亮的干涉条纹。
通过微调反射镜的位置和角度，使得干涉图案更加清晰和明亮。
（3）干涉图案的观察与调整在调整好光路之后，需要观察干涉图案，并进行调整以获得最佳的观察效果。
根据实验需求，通过微调分束镜和反射镜的位置和角度，调整干涉图案的大小、亮度和清晰度。
3. 干涉仪的使用技巧（1）保持稳定在使用迈克耳孙干涉仪进行实验时，保持仪器和光源的稳定非常关键。
避免干涉仪受到外界震动或温度变化的干扰，以确保实验的准确性和可重复性。
（2）校正光程差干涉仪的光程差是影响干涉图案的重要因素。
在实验中，根据需要可以通过微调分束镜或者引入补偿片等方法，校正光程差以获得所需的干涉效果。
（3）避免散射和干涉损失在进行干涉实验时，需要注意避免光线的散射和干涉损失。
合理调整干涉仪的参数，选择合适的光源和滤波器，减少或者消除散射光和多次反射干涉，确保实验结果的准确性。
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。
迈克尔逊干涉仪的调整与使用_百度文库概要
实验十迈克尔逊干涉仪的调整与使用光的干涉现象是光的波动性的一种表现．当一束光被分成两束，经过不同路径再相遇时，如果光程差小于该束光的相干长度，将会出现干涉现象．迈克尔逊干涉仪是一种利用分割光波振幅的方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．【实验目的】1．了解迈克尔逊干涉仪的结构原理和调节方法；2．观察非定域干涉、定域等倾干涉、等厚干涉及白光干涉现象；3．测量光波波长，了解条纹可见度等概念的物理意义．【实验原理】1．迈克尔逊干涉仪的结构原理迈克尔逊干涉仪的典型光路如图1所示．图中Μ1和Μ2是两面平面反射镜，分别装在相互垂直的两臂上．Μ1位置固定而Μ2可通过精密丝杆沿臂长方向移动；Μ2倾角固定而Μ1的倾角可通过背面螺丝调节．G 1和G 2是两块完全相同的玻璃板，在G 1的后表面上镀有半透明的银膜，能使入射光分为振幅相等的反射光和透射光，称为分光板．G 1和G 2与M 1和M 2成45℃角倾斜安装．由光源发出的光束，通过分光板G 1分成反射光束1和透射光束2，分别射向M 2和M 1，并被反射回到G 1．由于两束光是相干光，从而产生干涉．干涉仪中G 2称为补偿板，是为了使光束2也同光束1一样地三次通过玻璃板，以保证两光束间的光程差不致过大(这对使用单色性不好的光源是必要的．E图1 迈克尔逊于涉仪的典型光路由于G 1银膜的反射，使在M 2附近形成M 1的一个虚象M 1＇．因此，光束1和光束2的干涉等效于由M 2和M 1＇之间空气薄膜产生的干涉．2．等倾干涉(定域干涉如图2所示，波长为λ的光束y 经间隔为d 的上下两平面M 2 和M 1＇反射，反射后的光束分别为y 1和y 2．- 51 -设y 1经过的光程为l ，y 2经过的光程为l +Δl ，Δl 即为这两束光的光程差（Δ l = BD AB +），如果入射角为θ，则θΔcos 2d l =当λθΔk cos d l ==2时，为亮纹2122λθΔ k (cos d l +==时，为暗纹其中k 为整数，称干涉级序数，与某条干涉条纹对应．M 1＇、M 2上下表面平行时，可以观察到明暗相间的圆形条纹，这种干涉叫等倾干涉．M 2镜每移动增加或减少λ / 2距离，视场中心就吐出一个环纹或吞进一个环纹．视场中干涉条纹变化或移过的数目ΔN 与M 2移动距离Δd 间的关系是：Δd = ΔN × λ / 2 （1）上式表明，已知M 2移动的距离，并记录ΔN ，就可确定光的波长．观察干涉圆环的环心，如增大d ，k也增大，环心的级次也增大，环心不断吐出环纹，（a）（b）图3 干涉条纹- 52 -环纹增多变密；如减小d ，则发生相反的情景，环心不断吞进环纹，条纹减少变疏（见图3（a））．如果M 1＇和M 2不平行，这时就能观察到等厚直条纹（有时微有弯曲，见图3（b ））．当由双单色波组成的光源(或是由一定波长范围的实际光源发出的光束入射至迈克尔逊干涉仪时，观测到的干涉条纹随光程差的变化（变动M 2的位置），干涉条纹的视见度将发生周期性的变化．若光源包含两种波长接近的光λ1，λ2，如满足12λk d =，干涉条纹为亮纹2222λλ+=k d ，干涉条纹为暗纹212212=−λλd d（2）则λ1的亮纹与λ2的暗纹相互叠加，视场模糊．当d 改变为d ＇，并满足1' 2λk d ′=，干涉条纹为亮纹22' 2λλ+′=k d ，干涉条纹为亮纹视场中条纹变得清晰．当d ＇改变为d ′′，并满足12λk d ′′=′′，干涉条纹为亮纹23222λλ+′′=′′k d ，干涉条纹为暗纹232212=′′−′′λλd d（3）视场中条纹又变得模糊．这样视场中的条纹由模糊到清晰又到模糊．由式（3）-（2）得1 11(212=−Δλλd（4）其中d d d −′′=Δ，因为λ1，λ2 接近，λ1λ2 = λ 2，- 53 -d Δ2 (221λλλλΔ=−= （5）由上式可知，如测出相邻两次条纹模糊时M 2的移动距离Δd 则可得到双单色波的波长差Δλ．3．非定域干涉如图4所示，一个点光源S 发出的光束经干涉仪M 1＇和M 2反射后，相当于由两个虚光源S 1和S 2发出的相干光束，S 1和S 2间的距离为M 1＇和M 2间距两倍，将观察屏放入光场叠加区的任何位置处，都可观察到干涉条纹，这种条纹称为非定域干涉条纹．【实验仪器】 WSM -100型迈克尔逊干涉仪、钠灯、毛玻璃屏、CCD 、透镜、计算机系统、激光器、扩束镜、白炽灯．【实验内容】1．调整迈克尔逊干涉仪观察等倾干涉条纹在钠光灯管前覆盖一毛玻璃片，即成为扩展面光源．先移动M 1使之与M 2离G 1的距离大致相等，然后将一小孔板覆在毛玻璃上，形成点光源，并使小孔与G 1等高，此时在E 处可观察到分别被M 1与M 2及G 1反射的光点像．当微动M 1背后的螺丝时，可发现某一亮点随之移动，旋动不同的螺丝，可使亮点向不同方向移动．只要使两个最亮的像点在视场中心的位置完全重合，就说明M 1与M 2已接近严格平行．此时取下小孔板，一般即可观察到干涉条纹．若看不到条纹或条纹非常模糊，则可再稍许改变一下M 2的位置，甚至重新放上小孔板，再检查两个亮点的重合情形，直至能观察到干涉条纹为止．若发现干涉条纹不是同心圆环或条纹的圆心不在视场中央，则还需仔细微调M 1背面的螺丝(动作必须极其轻缓，以获得同心圆环状条纹．当观察眼睛上下、左右移动时，如果条纹出现“吞”、“吐”等现象，则还必须进一步细调水平拉簧螺丝或垂直拉簧螺丝，直至条纹的“吞”、“吐”变化基本消失并与视场中心对称为止．这时M 1与M 2严格平行，呈现出典型的等倾干涉条纹．在E 处放置透镜和CCD ，仔细调节透镜和CCD 的位置，直到计算机屏幕上出现清晰的等倾干涉条纹．2．测定钠光的波长观察到等倾干涉条纹后，移动M 2的位置，可观察到干涉条纹从圆环中心“吞”入或“吐”出现象，记录与干涉条纹“吞”入或“吐”出50条(ΔN = 50相对应的Δd 值，至少测六次以上．根据(1式用逐差法计算钠光灯光波波长的实验值．(数据表格自拟．3．测定钠双线（D 1，D 2）的波长差移动M 2的位置，测出相邻两次条纹模糊时M 2的移动距离Δd ，重复3次，取其平均，依据（5）式计算钠双线的波长差Δλ．4．观察非定域干涉现象- 54 -调节激光器出射激光的方位，使激光束垂直照射到G 1上，在E 处用毛玻璃屏接收，可观察到分别被M 1与M 2及G 1反射的激光斑，当微动M 1背后的螺丝时，可发现某一亮点随之移动，旋动不同的螺丝，可使亮点向不同方向移动．只要使两个最亮的像点在视场中心的位置完全重合，就说明M 1与M 2已接近严格平行．用扩束镜扩展激光束，即在毛玻璃屏上可观察到弧形条纹，仔细微调M 1背面的螺丝（动作必须极其轻缓），以获得同心圆环状条纹．移动M 2的位置，可观察到干涉条纹从圆环中心“吞”入或“吐”出现象．5．观察白光干涉现象移动M 2的位置，使干涉条纹变疏，变粗．当毛玻璃屏上只剩下极少数圆环时，微调M 1背面的一个螺丝，使M 1与M 2形成一个很小的角度，干涉圆环变成弧形条纹，缓慢移动M 2的位置，当弧形条纹的曲率半径的方向发生变化（凸变凹）时，即为d = 0附近，此时换上白光光源，继续缓慢移动M 2的位置，直到视场中出现彩色条纹．【注意事项】1．不能用手触摸各光学元件．2．调节M 1背后的螺丝和微调螺钉时均应缓缓旋转．3．不要让激光直射入眼．【思考题】1．试根据迈克尔逊干涉仪的光路，说明各光学元件的作用，并简要叙述调出等倾干涉、等厚干涉和白光干涉条纹的条件及程序．2．如何利用干涉条纹“吞”、“吐”现象，测定单色光的波长?3．在根据干涉条纹视见度周期变化的规律测定钠双线波长差的方法中，你是如何理解视见度的变化规律？4．试总结迈克尔逊尔涉仪的调整要点及规律．5．在观测等倾干涉条纹，使M 1与M 2逐渐接近时，干涉条纹将越来越疏，试描述并说明在零光程处所观察到的现象．- 55 -。
实验八迈克尔逊干涉仪的调节和使用
实验八迈克尔逊干涉仪的调节和使用迈克尔逊干涉仪是一种典型的用分振幅法产生双光束以实现干涉的精密光学仪器．通过调整该干涉仪，可以产生等倾条纹，也可以产生等厚条纹和非定域条纹，还可以用来研究普通光源的时间相干性．相干光源的获取除用激光外，在实验室中一般是将普通钠光源采用分振幅法使其在空间经不同路径会合后产生干涉．·实验目的1．了解迈克尔逊干涉仪的结构及特点、学会调节和使用方法；2．调出面光源的等倾条纹，观察其特点，掌握条纹随动臂的变化规律；测量钠D双线的平均波长及波长差，加深对时间相干性的理解；3．调出点光源非定域条纹，并测量激光源的波长；了解观察复色白光的零级等厚条纹和面光源的等厚干涉条纹．（选做）·实验仪器迈克尔逊干涉仪，钠灯，毛玻璃屏，扩束镜，孔屏，激光光源等．图8-1为迈克尔逊干涉仪实物图．图8-2是迈克尔逊干涉仪的光路示意图，图中M1和M2是在相互垂直的两臂上放置的两个平面反射镜，其中M2是固定的；M1由精密丝杆控制，可沿臂轴前、后移动，移动的距离由刻度转盘(粗读和细读两组刻度盘组合而成)读出，仪器前方粗动手轮最小分格为10-2mm,右侧微动手轮的最小分格为10-4mm,可估读至10-5mm．在两臂轴线相交处，有一与两轴成45°角的平行平面玻璃板G1，它的后表面上镀有半透（半反射）的银膜，以便将入射光分成振幅接近相等的反射光1和透射光2，故G1又称为分光板．G2也是平行平面玻璃板，与G1平行放置，厚度和折射率均与G1相同．由于它补偿了光线1和2因穿越G1次数不同而产生的光程差，故称为补偿板．从扩展光源S射来的光在G1处分成两部分，反射光1经G1反射后向着M1前进，透射光2透过G1向着M2前进，这两束光分别在M1、M2上反射后逆着各自的入射方向返回，最后都达到E处．因为这两束光是相干光，因而在E处的观察者就能够看到干涉条纹．由M 2反射回来的光在分光板G 1的第二面上反射时，如同平面镜反射一样，使M 2在M 1附近形成M 2的虚像M 2′，因而光在迈克尔逊干涉仪中自M 1和M 2的反射相当于自M 1和M 2′的反射．由此可见，在迈克尔逊干涉仪中所产生的干涉与空气薄膜所产生的干涉是等效的．当M 1和M 2′平行时(此时M 2和M 1严格互相垂直)，将观察到环形的等倾干涉条纹．一般情况下，M 2和M 1形成一空气劈尖，因此将观察到近似平行的干涉条纹(等厚干涉条纹)．图8-1 实物照片 图8-2迈克尔逊干涉仪光路图·实验原理一、单色光波长的测定用波长为λ的单色光照明时，迈克尔逊干涉仪所产生的环形等倾干涉圆条纹的位置取决于相干光束间的光程差，而由M 1和M 2反射的两列相干光波的光程差为：(8-1)i d cos 2=Δ其中i 为反射光1在平面镜M ２上的入射角．对于第k 条纹，则有λj i d j =cos 2 (8-2)当M 1和M 2′ 的间距逐渐增大时，对任一级干涉条纹，例如d j 级，必定是以减少的值来满足(8-2)式的，故该干涉条纹间距向变大(值变小)的方向移动，即向外扩展．这时，观察者将看到条纹好像从中心向外“涌出”，且每当间距增加j i cos j i j i cos d 2/λ时，就有一个条纹涌出．反之，当间距由大逐渐变小时，最靠近中心的条纹将一个一个地“陷入”中心，且每向中心陷入一个条纹，间距d 的改变必为d2/λ．因此，当 M 1镜移动时，若有N 个条纹陷入中心，则表明M 1相对于M 2移近了2λNd =Δ (8-3)反之，若有N 个条纹从中心涌出来时，则表明M 1相对于M 2移远了同样的距离．如果精确地测出M ２移动的距离d Δ，则可由(8-3)式计算出入射光波的波长． 二、测量钠光的双线波长差钠光D 线两条谱线的波长分别为0.5891=λnm 和6.5892=λnm ，移动M 1，当光程差满足两列光波1和2的光程差恰为1λ的整数倍，而同时又为2λ的半整数倍，即：2211)21(λλ+=j j (8-4)这时1λ光波生成亮环的地方，恰好是2λ光波生成暗环的地方．如果两列光波的强度相等，则在此处干涉条纹的视见度应为零(即条纹消失)．那么干涉场中相邻的2次视见度为零时，光程差的变化应为：21)1(λλ+==Δj j L (j 为较大整数) (8-5)由此得LjΔ==−21221λλλλλ (8-6)于是LLΔ=Δ=−=Δ22121λλλλλλ (8-7)式中为1λ、2λ的平均波长．对于视场中心来说，设M 1镜在相继2次视见度为零时移动距离为，则光程差的变化d ΔL Δ应等于2，所以d ΔdΔ=Δ22λλ (8-8)对钠光λ＝589．3 nm ，如果测出在相继2次视见度最小时，M 1镜移动的距离Δd ,就可以由（8-8）式求得钠光D 双线的波长差．三、点光源的非定域干涉图8-3 点光源非定域干涉激光器发出的光，经短焦距凸透镜L会聚于S点．S点可看做一点光源，经G1(G1未画)、M1、M2′的反射，也等效于沿轴向分布的2个虚光源S1′、S2′所产生的干涉．因S1′、S2′发出的球面波在相遇空间处处相干，所以观察屏E放在不同位置上，则可看到不同形状的干涉条纹，故称为非定域干涉．当E垂直于轴线时(见图8-3)，屏上出现同心圆形条纹，光程差的改变依赖倾角和膜厚两个因素，在圆环中心处，光程差最大，条纹级次最高，中心环的变化规律与等倾条纹计算公式（8-3）式相同，此处不再赘述．·实验内容与步骤一、等倾干涉现象的观察及钠光D双线平均波长的测定1．点燃钠光灯，使之经过装有叉丝的毛玻璃屏照射分光板G1，且叉丝与分光板G1、平面镜M2等高共轴．转动粗调手轮，使M2镜距分光板G1的中心与M1镜距分光板G1的中心大致相等．2． 眼睛透过G1直视M1镜，可看到3个叉丝像．细心调节M1镜后面的 3 个调节螺钉，使两个叉丝像重合，如果难以重合，可略微调节一下M2镜后的3个螺钉．当两个叉丝像完全重合时，将看到有明暗相间的干涉环，再细调平面镜后的螺钉，使条纹成圆形．若干涉环模糊，可轻轻转动前方粗调手轮，使M1镜移动一下位置，干涉环就会出现．3．再仔细调节M2镜的2个拉簧螺丝，直到把干涉环中心调到视场中央，并且使干涉环中心随观察者的眼睛左右、上下移动而移动，但干涉环不发生“涌出”或“陷入”现象，这时观察到的干涉条纹才是严格的等倾干涉．4．测钠光D双线的平均波长λ．先调仪器零点，方法是：将微调手轮沿某一方向(如顺时针方向)旋至零，同时注意观察读数窗刻度轮旋转方向；保持刻度轮旋向不变，转动粗调手轮，让读数窗口基准线对准某一刻度，使读数窗中的刻度轮与微调手轮的刻度轮相互配合．5．始终沿原调零方向，细心转动微调手轮，观察并记录每“涌出”或“陷入”50个干涉环时，M1镜位置，连续记录6次．6．用逐差法求出钠光D双线的平均波长，并与标准值进行比较．二、测定钠光D双线的波长差1．以钠光为光源调出等倾干涉条纹．2．用粗调手轮移动M1镜，使视场中心的视见度最小，记录M1镜的位置；沿原方向继续移动M1镜，使视场中心的视见度由最小到最大直至又为最小，再记录M1镜位置．3．实际实验中因为视见度模糊区很宽，难以准确测得，故可利用拓展量程法去减小单次测量的随机误差．读出连续共6个视见度最小时M1镜的位置差，求出这5个间隔的平均值为Δd，代入（8-8）式计算D双线的波长差．三、选做内容1．点光源非定域干涉现象观察方法步骤仿照等倾条纹自拟．2．观察等厚干涉和白光干涉条纹在等倾干涉基础上，移动M1镜，使干涉环由细密变粗疏，直到整个视场条纹变成等轴双曲线形状时，说明M2与M2′接近重合．细心调节水平式垂直拉簧螺丝，使M1与M2′有一很小夹角，视场中便出现等厚干涉条纹，观察和记录条纹的形状、特点．用白炽灯照明毛玻璃(钠光灯不熄灭)，缓慢地旋转微动手轮，M1与M2′达到“零光程”时，在M1与M2′的交线附近就会出现彩色条纹．此时可挡住钠光，再极小心地旋转微调手轮找到中央条纹，记录观察到的条纹形状和颜色分布．·实验数据测量1．钠黄光平均波长测量数据表条纹计数n10 50 100 150 200 250 动镜位置d1 (mm)条纹计数n2300 350 400 450 500 550 动镜位置d2 (mm)Δd=| d2- d1| (mm)2．钠黄双线波长差测量数据记录表条纹消失次数 1 2 3 4 5 6 动镜位置d (mm)·实验注意事项1．迈克尔逊干涉仪系精密光学仪器，使用时应注意防尘、防震；不能触摸光学元件光学表面；不要对着仪器说话、咳嗽等；测量时动作要轻、要缓，尽量使身体部位离开实验台面，以防震动．2．实验前和实验中调节旋转手轮时，应密切关注M1的位置，不能顶靠前端的仪器主体，以免挤压损伤仪器．3．测量时微动手轮要保持单方向转动，不要中途反转，以免引起回程误差． ·历史渊源与应用前景迈克尔逊干涉仪是1881年由美国物理学家迈克尔逊和莫雷为研究“以太”漂移而设计制造的精密光学仪器．历史上，迈克尔逊－莫雷实验结果否定了“以太”的存在，为爱因斯坦建立狭义相对论奠定了基础．迈克尔逊和莫雷因在这方面的杰出成就获得了1883年诺贝尔物理学奖．光谱线精细结构的研究和用光波标定标准米尺等实验都首先在这台干涉仪上完成．迈克尔逊干涉仪是历史上最著名的经典干涉仪，其基本原理已经被推广到许多方面，以它为基础研制成各种形式的精密仪器，广泛地应用于计量技术和科学研究中．20世纪60年代激光出现以后，良好的光源拓展了它的应用领域．用它不仅可以观察光的等厚、等倾干涉现象，精密地测定光波波长、微小长度、光源的相干长度等，还可以测量气体、液体的折射率．·与中学物理的衔接见实验七牛顿环干涉·自主学习因为分振幅薄膜干涉一般难以将二束相干光的光路分开，使真正的光学测量无法实现．本实验的构思亮点：首次将相干光引向两条相互垂直的光路通过，为待测物加入一侧光路去改变光程差创造了良好条件，是高精度不接触无损检测的经典仪器模型．操作难点：叉丝像重合的判断；等倾条纹视场的消除，白光等厚条纹的获得．1．实验中毛玻璃起什么作用?为什么观察钠光等倾干涉条纹时要用通过毛玻璃的光束照明?2．光源毛玻璃屏上的叉丝经M1M2成的像为什么是3个？3．干涉仪中的G1G2各起什么作用？用激光源照明时，没有G2能否产生干涉条纹？4．观察钠灯的等倾干涉现象时，上下左右动眼睛，发现已没有泡冒出或陷进去，且圆心在视野中央，但改变M1、M2之间的距离时，发现圆环的中心偏离视野中心，试分析原因？5．用钠光做光源时，干涉条纹为什么会出现视见度为零的现象？6．当M1、M2之间的距离增大时，可观察到中心条纹“陷入”还是“冒出”？7．已知什么量？哪个是待测量？如何控制变量？关注仪器的分度值及单位，按要求处理实验数据，完成实验报告．8．本实验还有哪些操作难点？针对操作难点，摸索并掌握正确的调节的方法．·实验探究与设计1．调节钠光的干涉条纹时，如确认两个叉丝像已重合，但条纹并未出现，试分析可能产生的原因，写出解决方案．2．尝试设计测量透明薄膜厚度或折射率的实验方案，并完成实验．。
迈克尔逊干涉仪的调整和使用
2 迈克尔逊干涉仪的调整和使用仪器简介迈克尔逊干涉仪是1883年美国物理学家迈克尔逊和莫雷发明的分振幅法双光束干涉仪，其主要特点是两相干光束分得很开，且它们的光程差可通过移动一个反射镜（本实验采用此方法）或在一光路中加入一种介质来方便地改变，利用它可以测量微小长度及其变化，随着应用的需要，迈克尔逊干涉仪有多种多样的形式。
迈克尔逊干涉仪的结构如图，一个机械台面5固定在较重的铸铁底座2上，底座上有三个调节螺丝钉1，用来调节台面的水平。
在台面上装有螺距为1毫米的精密丝杆6，丝杆的一端与齿轮系统12相连接，转动手轮13或微调鼓轮15，都可使丝杆转动，从而使卡在丝杠上的平面镜M 2沿着导轨7移动。
M 2镜的位置及移动的距离可从装在台面左侧的毫米标尺（未画出）、读数窗11及微调鼓轮15上读出。
手轮和微调鼓轮圆周均被分成100小格，微调鼓轮每转一周，手轮就转过1格；手轮每转过一周（由读数窗读出），M 2镜就平移1毫米。
由此可见，三个位置读数时，最小刻度有如下关系：毫米标尺（直线）∶手轮（读数窗）∶微调鼓轮（刻度圆周）＝104∶102∶1根据有效数字的特点，在微调鼓轮圆周上还可估读一位，即以毫米为单位记录M 2镜的位置时，应保留到10-5。
M 1镜是固定在镜台上的，M 1 、M 2两镜的后面各有三个螺丝钉4，可改变镜面倾斜度（实验中只调节M 1镜后的螺丝），M 1镜台下面还有一个水平微调螺丝和一个垂直微调螺丝，其松紧使镜台产生一极小的形变，从而可以对M 1镜的倾斜度作更精细的调节，G 1和G 2分别为分光板和补偿板。
M 1 、M 2和G 1的内表面都镀了银（便于反射光线，其中G 1的内表面为半反射面）。
在操作及测量读数时要注意：(1)分光板G 1、补偿板G 2和平面镜M 1（M 2）均成45°角，且已固定在基座上，调节时动作要轻，不得强扳。
(2)分光板G 1、补偿板G 2、平面镜M 1和平面镜M 2均为精密光学元件，必须保持清洁，切忌6精密丝杆(附标尺)11 读数窗 12 13 15 14 16触摸或拆卸，也不要擦拭光学表面。
迈克耳孙干涉仪的调节和使用
迈克耳孙干涉仪的调节和使用迈克耳孙干涉仪（Michelson Interferometer）是一种常用的精密光学仪器，用于测量光的波长、折射率、光程差等物理量，广泛应用于光学实验中。
下面将对迈克耳孙干涉仪的调节和使用进行详细介绍。
一、迈克耳孙干涉仪的结构当一个光源射向迈克耳孙干涉仪的入射光学系统中时，光线将被镜1反射并与镜2的反射光线相交，然后再次反射而出。
这种干涉现象可以通过调节镜2的位置实现，从而产生干涉图样。
二、调节迈克耳孙干涉仪1.调节两个镜面平行：首先，通过调节镜2的位置，使得干涉斑变得清晰。
然后，利用调节镜2的水平旋钮，观察干涉斑的移动情况。
若干涉斑逐渐移动，说明两个镜面不平行，需要反复调节镜2的位置，直到干涉斑的移动完全停止，达到镜面平行。
2.调节两个镜面垂直：在镜面平行的基础上，使用调节螺丝将镜2微微转动，每次转动一小步，并观察干涉斑的移动情况。
若干涉斑的移动方向逆转，则说明两个镜面不垂直，需要逐渐调整镜2的角度，直到干涉斑的移动方向不再改变。
3.调节光程差：将半透镜调节到合适位置，使得光程差为零。
此时，观察干涉斑的变化，若干涉斑发生移动，则需要适当调整半透镜，使得干涉斑保持稳定。
三、使用迈克耳孙干涉仪1.测量光的波长：通过改变光源的波长，观察干涉斑的移动情况。
利用迈克耳孙干涉仪的干涉现象特点，可以计算出光的波长。
2.测量折射率：将待测物体放入迈克耳孙干涉仪的光路中，通过观察干涉斑的变化，可以获得待测物体的折射率信息。
3.测量光程差：调节迈克耳孙干涉仪的光程差，观察干涉斑的变化情况。
通过测量干涉斑的移动距离，可以确定光程差的大小。
4.测量精度提高：在使用迈克耳孙干涉仪时，要密切注意环境的稳定性，避免振动和温度变化对干涉斑的干扰。
此外，注意避免干涉斑的模糊或重叠现象，可适当调整光源的亮度或透镜的位置。
综上所述，迈克耳孙干涉仪是一种精密的光学仪器，通过调节和使用迈克耳孙干涉仪，可以测量光的波长、折射率、光程差等重要物理量。
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实验40 迈克尔逊干涉仪的调整与使用
教学目标
实验内容
教学方法
教学过程设计 一．讨论
1.何谓等倾干涉？
图1是迈克尔逊干涉仪的光路原理图。
调整迈克尔逊干涉仪，使之产生的干涉现象可以等效为M 1和M 2′之间的空气薄膜产生的薄膜干涉。
当镜M 1⊥M 2，即M 1∥M 2′（图2）时，由扩展光源S 射出的任一束光，经薄膜上下表面反射形成的相干光束①和光束②的光程差为
2cos 22cos nd r d i δ=== （空气薄膜折射率n=1）
①
可见，薄膜厚度d 一定时，光程差δ由入射角i 决定。
显然干涉条纹是等i （等倾角）
的轨迹，即由干涉产生的条纹与一定的倾角对应，这种干涉称为等倾干涉。
图1 迈克尔逊干涉仪
2
′
P
图2 等倾干涉
2、如何利用等倾干涉现象测量光波长？
等倾干涉条纹的亮暗应满足下面条件：
亮条纹 λ=⋅=δk i d c o s
2 （k=0、1、2…） 暗条纹 2
)
12(c o s 2λ
+=⋅=δk i d 可见，空气薄层厚度d 一定时，入射角i 越小，即越靠近中心，圆环条纹的级数k 越
高(这与牛顿环正好相反)，在中心处，i =0，级次最高。
若这时，中心处刚好是亮斑，
则有
λ==δc k d 2 由此式可得
λ⋅∆=∆)()(2c k d
可见，移动M1镜改变空气薄膜的厚度d ，中心亮斑的级次k c 也会改变。
而且当中心亮
斑变化一个级次（Δk c =±1），即每冒出或吞没一个亮条纹，就意味着空气薄层厚度改变了（λ/2），也就是M 1镜移动了（λ/2）的距离。
显然，当中心亮斑变化了N 个级次（ Δk c =±N ），即冒出或吞没了N 个亮条纹，则有
2
λ
=∆N
d 所以，我们只要测出M 1镜移动的距离Δd （可从仪器读出），并数出冒出或吞没干涉条纹的个数N ，就可以通过上式计算出光源的波长λ。
二．预习检查提问问题
1、 请问迈克尔逊光路图中，P1和P2个起什么作用？为什么光束①和②相遇时会产生干涉？
2、 M1、M2镜背后的三个螺钉作用是什么？
3、 实验如何测量M1镜移动的距离？该仪器能读准到几位有效数字？
4、 在P.56图5-40-3中，光束①和光束②之间的光程差与什么因数有关？（5-40-1）式中的
n 是什么？等于多少？
5、 什么叫“等倾干涉”？干涉产生的明暗条纹应满足什么条件？
6、 实验是根据什么物理现象和什么测量公式测量激光波长的？
7、 你有没有分析过，等倾干涉的同心圆环条纹与牛顿环的同心圆环条纹有什么异同？ 三．课后思考题
1. 迈克尔逊干涉仪中的P 1和P 2各起什么作用？用钠光或激光做光源时，没有补偿板
P2能否产生干涉条纹？用白光做光源呢？
提示：从Na光、He—Ne激光和白光的单色性好坏来分析，当光程差较大时，它们产生的干涉条纹会不会重叠？
2.在迈克尔逊干涉仪的一臂中，垂直插入折射率为1.45的透明薄膜，此时视场中观察
到15个条纹移动，若所用照明光波长为500nm，求该薄膜的厚度。
提示：垂直插入折射率n=1.45的透明薄膜后，光程差改变了多少？这个改变与移动的条纹以及波长有何关系？
3.在“等倾干涉”中，当薄膜厚度h增加时，应该看到条纹由中心“冒出”还是向中
心“湮没”？条纹的宽窄以及环的密集程度如何变化？
提示：①阅读并领会实验指导书P.57（4）这一段；②由（5-40-1）式和明暗条纹干涉条件，求出相邻两级条纹角间距表达式来分析。