迈克尔逊干涉实验思考题
大学物理实验课思考题参考答案
大学物理实验思考题参考答案目录一、转动惯量：二、伏安法与补偿法三、混沌思考题四、半导体PN结五、地磁场六、牛顿环七、麦克尔逊干涉仪八、全息照相九、光电效应十、声速测量十一、用电位差计校准毫安表十二、落球法测量液体的黏度十三、电子束偏转与电子比荷测量十四、铁磁材料磁化特性研究十五、光栅衍射十六、电桥十七、电位差计十八、密立根油滴十九、模拟示波器二十、金属杨氏摸量二十一、导热系数二十二、分光计二十三、集成霍尔传感器特性与简谐振动一、转动惯量：1、由于采用了气垫装置，这使得气垫摆摆轮在摆动过程中受到的空气粘滞阻尼力矩降低至最小程度，可以忽略不计。
但如果考虑这种阻尼的存在，试问它对气垫摆的摆动（如频率等）有无影响？在摆轮摆动中，阻尼力矩是否保持不变？答：如果考虑空气粘滞阻尼力矩的存在，气垫摆摆动时频率减小，振幅会变小。
（或者说对频率有影响，对振幅有影响）在摆轮摆动中，阻尼力矩会越变越小。
2、为什么圆环的内、外径只需单次测量？实验中对转动惯量的测量精度影响最大的是哪些因素？答：圆环的内、外径相对圆柱的直径大很多，使用相同的测量工具测量时，相对误差较小，故只需单次测量即可。
（对测量结果影响大小）实验中对转动惯量测量影响最大的因素是周期的测量。
（或者阻尼力矩的影响、摆轮是否正常、平稳的摆动、物体摆放位置是否合适、摆轮摆动的角度是否合适等）3、试总结用气垫摆测量物体转动惯量的方法有什么基本特点？答：原理清晰、结论简单、设计巧妙、测量方便、最大限度的减小了阻尼力矩。
二、伏安法与补偿法1、利用补偿法测量电阻消除了伏安法的系统误差，还可能存在的误差包括：读数误差、计算产生的误差、仪器误差、导线阻值的影响等或其他。
2、能利用电流补偿电路对电流表内接法进行改进：三、混沌思考题1、有程序（各种语言皆可）、K值的取值范围、图 +5分有程序没有K值范围和图 +2分只有K值范围 +1分有图和K值范围 +2分2、（1）混沌具有内在的随机性：从确定性非线性系统的演化过程看，它们在混沌区的行为都表现出随机不确定性。
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)。
迈克尔逊干涉仪实验思考题
迈克尔逊干涉仪实验思考题迈克尔逊干涉仪是一种经典的干涉实验装置，用于测量光的干涉和波长。
以下是一些关于迈克尔逊干涉仪的实验思考题：1. 迈克尔逊干涉仪的工作原理是什么？请详细描述。
答：迈克尔逊干涉仪包括一个光源、一个分光镜和两个反射镜。
光源发出的光通过分光镜分成两束，一束直接射向一个反射镜，另一束照射到另一个反射镜后再反射回来。
两束光在分光镜处再次相遇，并会产生干涉。
干涉光会通过分光镜的两个出射口分别传到两个接收屏上，形成干涉图样。
根据干涉图样的变化，可以测量光源发出的光的干涉和波长。
2. 迈克尔逊干涉仪可以用来测量光的波长吗？如果可以，请描述具体的测量步骤。
答：是的，迈克尔逊干涉仪可以用来测量光的波长。
具体的测量步骤如下：(1) 调节迈克尔逊干涉仪使两束光在干涉处相遇，观察干涉图样。
(2) 微调一个反射镜，使干涉图样发生移动，然后移动接收屏，使干涉图样回到原来的位置。
(3) 测量接收屏移动的距离，并记录下来。
(4) 根据接收屏移动的距离和光的干涉公式，可以计算出光的波长。
3. 迈克尔逊干涉仪在什么条件下产生干涉？请解释原因。
答：迈克尔逊干涉仪在两束光的相干性比较好的条件下才能产生干涉。
两束光的相干性好意味着它们具有一致的波长、相同的频率和相同的相位。
只有这样，两束光才会发生干涉，干涉图样才能形成。
4. 迈克尔逊干涉仪的哪些因素会影响干涉图样的形状？答：迈克尔逊干涉仪的干涉图样受到多种因素的影响，主要包括：(1) 光源的波长和相干性：不同波长的光源会产生不同的干涉图样，相干性差的光源可能无法产生明显的干涉图样。
(2) 分光镜和反射镜的质量和稳定性：分光镜和反射镜的表面平整度和反射率会影响干涉图样的清晰度和亮度。
(3) 干涉仪的调节和稳定性：干涉仪调节的角度和位置精度越高，干涉图样的形状就越理想。
(4) 外界环境因素：如温度、湿度和空气流动等，都会对干涉图样的形状产生一定影响。
这些是一些迈克尔逊干涉仪实验的思考题，通过对这些问题的了解，可以更好地理解迈克尔逊干涉仪的工作原理和应用。
实验十六迈克尔逊干涉仪的调整与应用
实验十六 迈克尔逊干涉仪的调整与应用光的干涉现象是光的波动性的一种表现，是物理光学的重要研究对象之一。
迈克尔逊干涉仪是美国物理学家A.A.Michelson 在1881年为研究“以太”漂移而精心设计的，它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，在近代物理和计量技术中有着广泛的应用。
例如，可用迈克尔逊干涉仪测量光波的波长、微小长度、光源的相干长度，用相干性较好的光源可对较长的长度作精密测量，以及可用它来研究温度、压力对光传播的影响等。
【实验目的】1．掌握迈克尔逊干涉仪的工作原理和结构，学会它的调整方法和技巧；2．了解等倾干涉条纹与等厚干涉条纹形成的条件和变化规律； 3．学会用迈克尔逊干涉仪测量单色光波长； 4．（选做）测量钠黄光双线的波长差、钠光的相干长度； 5．（选做）学会用迈克尔逊干涉仪测量透明玻璃板的厚度。
【实验仪器】迈克尔逊干涉仪、Ne He 激光器、钠光灯、白光光源、毛玻璃、扩束镜等。
【实验原理】1. 迈克尔逊干涉仪的光路迈克尔逊干涉仪有多种多样的形式，其基本光路如图5.16.1所示。
从光源S 发出的一束光，在分束镜A 的半反射面M 上被分成光强近似相等的反射光束1和透射光束2。
反射光束1射出A 后投向反射镜2M ，反射回来再穿过A ；光束2经过补偿板B 投向反射镜1M ，反射回来再通过B ，在半反射面M 上反射。
于是，这两束相干光在空间相遇并产生干涉，通过望远镜或人眼可以观察到干涉条纹。
补偿板B 的材料和厚度都和分束镜A 相同，并且与分束镜A 平行放置，其作用是为了补偿反射光束1因在A 中往返两次所多走的光程，使干涉仪对不同波长的光可以同时满足等光程的要求。
2. 等倾干涉图样(1) 产生等倾干涉的等效光路S1M 图5.16.1 迈克尔逊干涉仪光路图如图 5.16.2所示（图中没有绘出补偿板B ），观察者自O 点向2M 镜看去，除直接看到2M 镜外，还可以看到1M 镜经分束镜A 的半反射面M 反射的像1M '。
对迈克尔逊干涉仪实验中几个问题的讨论
对迈克尔逊干涉仪实验中几个问题的讨论2008.12.17对迈克尔逊干涉仪实验中几个问题的讨论摘要：采用光路分析等方法对迈克尔逊干涉仪的原理、干涉条纹图样等问题进行了讨论。
两反射面的距离和方位是解决问题的两个主要方面。
并对迈克尔逊干涉仪调节过程中出现的几种特殊现象进行解释。
关键词：迈克尔逊干涉仪；干涉条纹；分光板；位置迈克尔逊干涉仪是物理实验中观察和研究光的干涉现象、测定光的波长等实验常用的精密仪器。
迈克尔逊干涉仪设计精巧、光路直观。
但调节过程中由于干涉条件的变化，常常会出现一些不是实验所要求的多变的图象，如干涉圆环不完整、圆心偏移等。
在实验教学中，现行一些教材对这些问题的讲述一般都较少，或者分析不够直观、明了。
因此在调节过程中实验者往往会遇到一些问题而且处理起来有一定的难度。
本文针对实验教学中存在的这些问题从光路分析和数据分析的角度入手进行了不同角度的分析。
1、迈克尔逊干涉仪原理简述迈克尔逊干涉仪的原理见图l。
光源S发出的光束射到分光板G1上，光束在G1上反射和透射，被分成光强接近相等、并相互垂直的两束光。
这两束光分别射向两平面镜M1 和M2 ，经它们反射后又返回到分光板G1 ，再由G1出射到光屏E处，从而得到清晰的干涉条纹。
2、干涉图样不清楚实验中有时会发现干涉图样看起来会不清晰，这主要存在以下两方面的原因：(1)M1 与M2 相距较远，超过光源光波长的相干长度。
由上述迈克尔逊干涉仪光路图可知，光线1与光线2为同一光源产生的两相干光，经过反射后在E处产生干涉。
但是，若光源光波长的相干长度大于2d，由于光波是由一系列的波列组成，此时的两束光已经不再属于同一波列，不能满足相干光的条件，故不会产生干涉。
当M1 与M2’相距较远时，圆环会变密变细。
如果光源为钠光光源，继续调动转轮，使得M1 与M2’的距离不断增大，且当距离增大到一定程度时，就会发现干涉图形变得模糊起来，进一步增大两板间的距离，则会使干涉图样消失，这是由于此时两板距离已经超过了光的相干长度。
对迈克尔逊干涉仪实验的一些思考与改进
2012大学生物理实验研究论文对迈克尔逊干涉仪实验的一些思考与改进（东南大学 吴健雄学院，南京 211189）摘 要： 在做迈克尔逊干涉仪的实验时，调节1M 、2M 平行使两组光点中最亮的重合，但是在光屏上看不到干涉图样，就此进行了分析。
同时，利用数字电路中计数器的原理，作者对测量单色光波长的步骤中计数圆环的圈数作了改进。
关键词： 迈克尔逊干涉仪；干涉图样；数字逻辑电路Some thoughts and improvements on the experimentof Michelson InterferometerJi Hangwei(Chien-shiung Wu College ,Southeast University, Nanjing 211189)Abstract: When doing the experiment of Michelson Interferometer , we can ’t find the interference pattern. The author referredto some reference books and made some analysis. At the same time, the author made some improvements on measuring the wavelength of the laser by knowledge of digital logic circuit.key words: Michelson Interferometer; Interference pattern; digital logic circuit光学实验仪器一般都比较精密，调节要求高，难度大。
在做迈克尔逊干涉仪的实验中，我们也遇到了很多困难。
使用逐次逼近的方法调节光屏上的光点使其重合时，却无法观测到干涉图样。
我对此进行了资料查阅和分析。
迈克尔逊干涉仪实验中易出现的问题之探讨_孙宇航
2008年9月第13卷第5期 西 安 邮 电 学 院 学 报JOURNAL OF XI ’AN UN IV ERSIT Y OF POST AND TEL ECOMMUN ICA TIONS Sep.2008Vol 113No 15收稿日期:2008-03-13基金项目:西安邮电学院青年教师科研基金赞助项目(105-0431)作者简介:孙宇航(1980-),男,辽宁铁岭人,西安邮电学院应用数理系助教。
迈克尔逊干涉仪实验中易出现的问题之探讨孙宇航(西安邮电学院应用数理系,陕西西安 710121)摘要:迈克尔逊干涉仪实验是大学物理实验课程中重要的实验之一,由于教材描述比较简单,学生在调节迈克尔逊干涉仪时经常会遇到各种各样的困难。
本文对在迈克尔逊干涉仪的调节和使用中易出现的几个问题进行了细致的分析和探讨,并给出了解决方案。
关键词:迈克尔逊干涉仪;等倾干涉;干涉条纹中图分类号:O433 文献标识码:A 文章编号:1007-3264(2008)05-0153-02引言迈克尔逊干涉仪设计精巧、光路直观,结构精密复杂。
迈克尔逊干涉仪实验可以加深学生对光的等厚干涉和等倾干涉的理解,是大学物理实验课程中重要的实验之一[1]。
在实验教学中,由于教材描述比较简单,学生未能全面掌握实验原理及调节技巧,遇到问题进行分析和处理有一定难度。
本文针对实验教学中常出现的问题进行了分析和探讨,并提出了相应的解决方案。
1 实验原理测定透明介质的折射率的迈克尔逊干涉仪光路系统如图1所示[2]。
其中M 1、M 2是一对精密磨光的平面反射镜,M 1位置是固定的,M 2可沿导轨前后移动,G 1、G 2是厚度和折射率都完全相同的一对平行玻璃板,与M 1、M 2均成45°角。
G 1的一个表面镀有半透半反膜A 。
激光光源S 发出的光通过G 1到达半透半反膜A ,被A 分成相互垂直的两束光(1)和(2)。
透射光(1)经过G 2被M 1反射再次经过G 2后被A 反射到达E 处。
迈克尔逊干涉仪实验思考题
一、 等倾干涉的特点00222cos 2λλk i h n L =+=∆（a ） 干涉条纹为同心圆环（b ） 中心条纹的干涉级数高（c ） 厚度增大，条纹外涌： 中心点：220λλN n k h =∆=∆二、 迈克尔逊干涉仪是如何发明的？是用来干什么的？以太漂移实验迈克尔逊的名字是和迈克尔逊干涉仪及迈克尔逊－莫雷实验联系在一起的，实际上这也是迈克尔逊一生中最重要的贡献。
在迈克尔逊的时代，人们认为光和一切电磁波必须借助绝对静止的“以太”进行传播，而“以太”是否存在以及是否具有静止的特性，在当时还是一个谜。
有人试图测量地球对静止“以太”的运动所引起的“以太风”，来证明以太的存在和具有静止的特性，但由于仪器精度所限，遇到了困难。
麦克斯韦曾于1879年写信给美国航海年历局的D.P.托德，建议用罗默的天文学方法研究这一问题。
迈克尔逊知道这一情况后，决心设计出一种灵敏度提高到亿分之一的方法，测出与有关的效应。
1881年他在柏林大学亥姆霍兹实验室工作，为此他发明了高精度的迈克尔逊干涉仪，进行了著名的以太漂移实验。
他认为若地球绕太阳公转相对于以太运动时，其平行于地球运动方向和垂直地球运动方向上，光通过相等距离所需时间不同，因此在仪器转动90°时，前后两次所产生的干涉必有0.04条条纹移动。
迈克尔逊用最初建造的干涉仪进行实验，这台仪器的光学部分用蜡封在平台上，调节很不方便，测量一个数据往往要好几小时。
实验得出了否定结果。
改进仪器1884年在访美的瑞利、开尔文等的鼓励下，他和化学家莫雷（Morley ,Edward Willia ms ，1838～1923）合作，提高干涉仪的灵敏度，得到的结果仍然是否定的。
1887年他们继续改进仪器，光路增加到11米，花了整整5天时间，仔细地观察地球沿轨道与静止以太之间的相对运动，结果仍然是否定的。
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迈克尔逊干涉实验思考题
1、什么是干涉？什么是光的干涉？光的干涉有哪些必要与先决条件？什么是想干光？
2、光的干涉实验现象是什么？本实验光的干涉现象是什么？
3、在物理光学中有两类光的干涉现象，一种是等厚干涉，一种是等倾干涉，什么是等倾干涉？“等倾”是什么概念？指的是谁和谁的夹角？
4、等倾干涉是哪两束光在什么条件下出现的什么光学现象？此现象与等厚干涉的牛顿环有什么区别？
5、激光经扩束镜后的光线是平行光吗？为什么？激光经扩束镜后的光线与等倾干涉现象有何关系？如果激光经扩束镜后的光线是平行光又会出现什么干涉现象？为什么？
6、迈克尔逊干涉仪是一种分振幅双光束干涉仪，在实验中，激光光束是如何分解的？分解后的两束光经定反射镜和动反射镜回到观察屏出现等倾干涉的实验条件是什么？
7、补偿板的作用是什么（请详细说明）？取消补偿板还能实现光的等倾干涉现象吗？为什么？
8、在实验中，为了说明问题的方便把哪一个反射镜虚拟化？虚拟化的前提是什么？
9、在实验中，正确的操作是我们看到：观测屏会出现明暗相间的等倾干涉同心圆环。
这说明形成干涉的两束光是平行光汇聚同一圆环，为什么？这两束光与各自的反射镜法线反射角是什么状态？如果不平行会出现什么实验现象？为什么？
10、形成等倾干涉的两束光的光程差公式，讲义上直接给出了，请予以详细说明。
11、本实验的实验条件是什么？用什么实验方法能达到实验条件？具体如何操作？每一步骤的目标是什么？具体如何操作？
12、在本实验中，观测屏出现什么实验现象才可记录实验数据？为什么？等倾干涉中心圆斑干涉现象与牛顿环干涉圆斑有何区别？
13、什么是实验计数的条件？有些什么要求？在实验计数中，干涉圆环中心发生漂移是什么光学现象？为什么必须克服才能继续实验？
如何操作？请具体说明。
14、当动反射镜与定反射镜的虚像之间发生多大位移，会使两束光的光程差增加或减少一个波长？为什么？请详细说明。
动反射镜与定反射镜的虚像之间的最大位移应小于40mm，为什么？
15、在实验操作中，要求在记录数据的过程中（即观察干涉圆环的璇入和涌出），旋转微调齿轮时是不能反转的，否则实验失败，为什么？微调齿轮的读书空程差有多大？
16、为什么等倾干涉形成同一圆心圆环？扩束镜的作用是什么？如果改用平行光作为做干涉光源会出现什么光学现象？以上都请详细说明。
17、在整个的实验操作过程中，在找到等倾干涉同心圆环过程中，运用的是什么光学原理？为什么？请具体说明。
18、为什么本实验要求面积是整个观测屏的三分之一？两个虚拟参考面的空间距离如何调整？实验原理是什么？具体如何操作？
19、最小等倾干涉圆环是干涉屏上哪一个干涉圆环？为什么？
20、为什么在实验中要求，等倾干涉圆环变化是“旋入”式？最小的等倾干涉圆环面积在实验中是增大还是减小？
21、螺旋测微仪的原理是什么？实验中如何计数？什么是螺旋测微仪的正向旋转？实验中对此有哪些要求？为什么？
22、在实验中，是否有等厚干涉？发生等厚干涉的实验条件是什么？等倾、等厚干涉是交替变化还是同时发生？为什么？请详细说明。
23、在实验中，由最小倾角的等倾干涉圆环转化为等厚干涉的圆斑时，形成干涉两束光的光程差是增大还是减小？是指谁的光程？是指谁的光程差？此时的状态是什么？
24、最靠近中心圆斑的干涉圆环，当转动螺旋测微仪正转时，使得干涉圆环发生陷落中心，此刻，形成干涉两束光的光程差减小一个波长。
为什么？请详细说明。
25、实验数据是“旋入”100个波长，所对应两个虚拟参考面空间距离变化的波长是多少个？为什么？为什么最后的数据还必须乘以20倍？。