迈克尔逊干涉仪的调节与使用
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与使用
迈克尔逊干涉仪的调节与使用【实验内容】：1. 了解迈克尔逊干涉仪的结构原理并掌握调节方法2. 观察等倾干涉、等厚干涉以及白光干涉现象3. 测量钠双线的平均波长及波长差【实验原理】1．迈克尔逊干涉仪的原理迈克尔逊干涉仪是一个分振幅法的双光束干涉仪，其光路如图1所示，它由反射镜M 1、M 2、分束镜P 1和补偿板P 2组成。
其中M 1是一个固定反射镜，反射镜M 2可以沿光轴前后移动，它们分别放置在两个相互垂直臂中；分束镜和补偿板与两个反射镜均成45o ，且相互平行；分束镜P 1的一个面镀有半透半反膜，它能将入射光等强度地分为两束；补偿板是一个与分束镜厚度和折射率完全相同的玻璃板。
光源发出的光经分束镜被分成等强度的两束光1和2，光束1和2分别经反射镜M 2和M 2反射后，再次经分光镜P 1向E 处传播。
由于光束2在传播过程中三次穿过分束镜，而光束1只有一次穿过分束镜。
由于玻璃存在色散，不同波长的光在干涉仪中具不同的光程差，为此，在反射镜M 1和反射镜之间加入一个补偿板，这样光线1同样在相同的玻璃板中穿过三次，使所有波长的光可以同时获得零的光程差，这对于实现白光的干涉是绝对必要的前提。
在单色光入射时，补偿板可以两臂的光程达到完全对称，2．测量钠黄光的平均波长利用迈克尔逊干涉仪的等倾干涉可以测量光的波长，当光程差改变二分之一个波长时，等倾干涉条纹中心就会 冒出 或 缩进 一个条纹。
当 冒出 或 缩进 N 个条纹时，光程差的改变量为2λδN d = 通过干涉仪测量δd 和确定条纹变化的个数N ，就可通过上式得到被测光的波长。
3．测量钠黄光的波长差当两个波长相差不大，且光强基本相同的光同时在迈克尔逊干涉仪上产生等倾干涉时，每个波长的各自产生一套干涉条纹。
很容易想到，这两套干涉条纹在某些光程差下一定出现明暗重叠的现象，这时视场中的干涉条纹的可见度为零。
如果确定了两次相邻可见为零时光程差的改变量δd ，那么两束光的波长差为 图1 迈克尔逊干涉仪光路dd δλδλλδλ221== 【仪器用具】WSM －100迈克尔逊干涉仪、钠灯、白炽灯。
大学物理实验实验12迈克尔逊干涉仪的调整与使用
3.调整方法
1、确定M1镜的位置。 2、均匀转松M1、 M2后的三个螺丝。 3、旋松M2的两个拉簧螺丝。 4、移动光源，使光源上的十字叉丝在视场的中心位置
7、调整零点。 8、转到手轮可以改变干涉条纹的间距和清晰度。
5.测单色光的波长
使M1沿光轴移动△d，将使 圆心处相干光束的光程差改 变，则将观察到条纹涌出(或 陷入),由此可用来测定光波 波长。若测知有N个环纹由中 心涌出（或陷入），则表明 M1改变的距离△d为 △d=N· λ/2 则波长λ为： λ=2△d/N
注意事项：
（ 1 ）实验过程中，不允许触摸仪器中所 有的光学面。
（2）平面反光镜M 1、M 2背后的三个螺 钉 以及 两个微动拉簧 螺丝要 十分爱护 ， 只能轻微旋动，切勿用力旋转螺钉，
以免拧滑丝扣或把反射镜压坏。
注意事项：
(3)不要直视激光，以免损伤眼睛！
(4)镜后螺丝及拉簧一定要轻拧，且不可拧的过紧！ (5）不要调节活动反射镜后
不可直视！
思考题
实验仪器
1、迈克尔逊干涉仪； 2、氦-氖多光速激光器； 3、白炽灯
实 验 仪器介绍：
分光板
M1活动反光镜
补偿板
读数窗口
M2固定反 光镜
手轮 鼓轮
水平拉簧 垂直拉簧
标尺
主尺读数
实验原理
实验原理
点光源产生的非定域干涉条纹的形成
从光学角度看，E处的干涉图样和
M 1M 2
2d cos
实验内容
1.仪器调节
目测使激光头水平且大致和M2等高，细调激光头
位置使扩展光束均匀照满反射镜。
调节固定反射镜后的方位螺丝，使透过滤光片看到 的两排对应光点一一重合 装上观察屏，观察条纹的涌出和淹没。
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节和使用实验报告
迈克尔逊干涉仪的调节和使用实验报告一、仪器调节1.调整镜面平行度：首先放置迈克尔逊干涉仪的光源，然后用手将光源移动，调整反射平面镜的角度，使光线在迈克尔逊干涉仪的整个光路中都能自由传播。
2.调整分束镜：使用一张透明的玻璃片将光线分束，再观察平行光束通过分束镜后是否能刚好落在平面镜的表面上，如果不能，则需要调整分束镜的位置，直到两束光线都能够平行而且刚好敲在平面镜上。
3.调整反射镜：迈克尔逊干涉仪中的反射镜有一个活动镜面，需要调整其位置，使两束光线在平面镜上反射时能够准确地再次合成一束光线，从而形成干涉现象。
4.调整干涉条纹：最后，可以在观察屏幕上是否能够清晰地看到干涉条纹，在实验过程中可以适当调整光源的位置或者调整反射镜的倾斜角度，以获得更好的干涉效果。
二、实验使用1.实验准备：首先设置好迈克尔逊干涉仪，并确保调节好仪器，使光线能够正常穿过仪器。
2.实验操作：将待测光源置于迈克尔逊干涉仪的一个光路中，调整干涉仪中的反射镜位置，使干涉条纹清晰。
然后，改变待测光源的位置，测量干涉条纹的移动量，利用已知的反射器间距和探测器移动的距离，可以计算得到光的速度。
3.数据处理：使用测得的数据和已知的仪器参数，进行计算和分析。
根据测得的干涉条纹移动量和已知的反射器间距，利用干涉仪的原理和公式，计算得到光的速度。
5.讨论和结论：根据实验结果，对实验中的不确定因素进行讨论，并得出结论。
如果实验结果与理论值一致，说明测量方法正确并且仪器使用正常；如果存在差异，可以分析差异的原因，并进一步完善实验方法或改善仪器使用的条件。
总之，迈克尔逊干涉仪是一种常见的用于测量干涉现象的仪器，通过调节和使用可以进行光速测量、薄膜厚度测量等实验。
在进行实验操作时，需要注意仪器的准确调节和数据的准确处理，以确保实验结果的可靠性。
迈克尔逊干涉仪的调节与使用
迈克尔逊干涉仪的调节和使用一.实验原理迈克尔逊干涉仪是一个分振幅法的双光束干涉仪，其光路如右图所示，它由反光镜M1，M2、分束镜P1和补偿板P2组成。
其中M1是一个固定反射镜，反射镜M2可以沿光轴前后移动，他们分别放置在两个相互垂直臂中，分束镜和补偿板与两个反射镜均成45°且相互平行，分束镜P1的一个面镀有半透半反膜，它能将入射光等强度的分为两束；补偿板是一个与分束镜厚度和折射率完全相同的玻璃板。
迈克尔逊干涉仪结构如下图所示，镜M1、M2的背面各有三个螺丝，调节M1、M2镜面的倾斜度，M1的下端还附有两个互相垂直的微动拉簧螺丝，用以精确的调整M1的倾斜度。
M2镜所在的导轨拖板由精密丝杠带动，可沿着导轨前后移动。
M2镜的位置由三个读数尺所读出的数值的和来确定，主尺、粗调手轮和微调手轮。
如图所示，躲光束激光器提供的每条光纤的输出端是一个短焦距凸透镜，经其汇聚后的激光束，可以认为是一个很好的点光源S发出的球面光波。
S1’为S经M1以及G1反射后所成的像，S2’为S经G1以及M2反射后所成的像。
S2’和S1’为两相干光源。
发出的球面波在其相遇的空间处处相干。
为非定域干涉，在相遇处都能产生干涉条纹。
空间任一点P的干涉明暗由S2’和S1’到该点的光程差Δ=r2-r1决定，其中r2和r1分别为S2’和S1’到P点的光程。
P点的光强分布的极大和极小的条件是：Δ=kλ（k=0，1，2…）为亮条纹Δ=(2k+1)λ（k=0，1，2…）为暗条纹2.He-Ne激光波长的测定当M1’与M2平行时，将观察屏放在与S2’，S1’连线相垂直的位置上，可看到一组同心干涉圆条纹，如图所示。
设M1’与M2之间的距离为d，S2‘和S1‘之间的距离为2d，S2’和S1‘在屏上任一点P的光程差为Δ=2dcosφφ为S2’到P点的光线与M2法线的夹角。
当改变d，光程差也相应发生改变，这时在干涉条纹中心会出现“冒进”和“缩进”的现象，当d增加λ/2，相应的光程差增加λ，这样就会“冒出”一个条纹；当d减少λ/2，相应的光程差减少λ，这样就会“缩进”一个条纹；因此，根据“冒出”和“缩进”条纹的个数可以确定d的该变量，它可以用来进行长度测量，其精度是波长量级，当“冒出”或“缩进”了N个条纹，d的改变两δd为：Δd=Nλ/2二.实验内容1.调节干涉仪，观察非定域干涉（1）水平调节，调节干涉仪底角螺丝，使仪器导轨水平，然后用锁圈锁住。
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；3、应⽤迈克尔逊⼲涉仪测定钠光和He-Na 激光的波长。
实验仪器迈克尔逊⼲涉仪钠光源激光源实验原理迈克⽿孙⼲涉仪主要由两个相互垂直的全反射镜M 1、M 2和⼀个放置的半反射镜p 1组成，如图1所⽰，从光源S 来的光在p 1的半反射⾯上被分成反射光（1）和透射光（2），两束光的强度近似相等。
光束（1）射向M 1镜，反射折回通过p 1；光束（2）通过p 2射向M 2镜，反射后再通过p 2射⾄p 1的半反射⾯处再次反射。
最后这两束相⼲光在空间相遇产⽣⼲涉。
⽤屏或眼睛在E 处可以观察到它们的⼲涉条纹。
p 2是为了消除光束（1）和光束（2）的光程不对称⽽设置的，它与p 1有相同的厚度和折射率，它补偿了（1）、（2）两光束的附加光程图1差，称为“补偿板”。
由于从M 2返回的光线在分光板p 1第⼆⾯上反射，使M 1附近形成⼀平⾏于M 1的虚像，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和的反射。
由此可见，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。
实验中采⽤不同的光源会形成不同的⼲涉情况，即有“定域⼲涉”和“⾮定域⼲涉”。
1.当光源为单⾊点光源时，它发出的光被p 1分为光强⼤致相同的两45'2M '2M图2束光（1）和（2），如图2所⽰。
其中光束（1）相当于从虚像发出，再经过M 1反射，成像于；光束（2）相当于从虚像发出，再经过反射成像于（是M 2关于p 1所成的像）。
因此，单⾊点光源经过迈克⽿孙⼲涉仪中两反射光，可看作是从和发出的两束相⼲光。
在观察屏上，于的连线所通过的程差为2d ，⽽在观察屏上其他点P 的程差为2dcosi （其中d 是与的距离，i 是光线对或的⼊射⾓）。
因⽽⼲涉条纹是以为圆⼼的⼀组同⼼圆，中⼼级次⾼，周围级次低。
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思考题
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深 圳 大 学 实 验 报 告
课程名称：大学物理实验（二）
实验名称：迈克尔逊干涉仪的调节与使用
学院：信息工程学院
指导教师：杨凯郝昕
报告人：田贤浩组号：08
学号**********实验地点科技楼B108
实验时间：2014年11月20日
提交时间：
ห้องสมุดไป่ตู้一、实验目的
二、实验原理
三、实验仪器：
2.计算钠光的平均波长
3.比较测量值与理论值，计算相对误差
七、实验结论与心得
八、思考题
1.用钠光调节干涉条纹时，如已确定使得叉丝的双影重合，但条纹并未出现，可能是什么原因？该怎么办？
2.把折射率n=1.40的薄膜放入迈克尔逊干涉仪的一臂时，如果由此产生了7.0条条纹移动，求膜厚。
指导教师批阅意见：
成绩评定：
四、实验内容：
五、数据记录
组号：08姓名：田贤浩
1.记录钠光灯钠光波长（取钠双线波长平均值）：
钠光的标准波长
每涌出/陷入50条干涉条纹记录一次 d 值数据
位置
数据（mm）
21.55387
21.53913
21.52441
21.50968
21.49504
21.48023
六、数据处理
1.利用逐差法计算d的平均值