迈克尔逊干涉仪实验预习课件_王增旭
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迈克尔逊干涉仪 ppt课件
最后“淹没”在中心。每“涌出”或“淹没”一个明圆环， S出1’”S2或’的“光淹程没差”改的变条一纹个数波为长Nλ，。则设M1移动距离Δd时，“涌
2d/N (1)
这样在迈克耳逊干涉仪上读出 d，数出条纹变化N，就可
以求出光波波长λ。
（2）d较大时，干涉条纹级别较高，且又细又密；
d较小时，干涉条纹级别较低，且又粗又疏。
2020/11/29
11
3 等倾条纹和等厚条纹的调节与观察（选做）
非定域干涉条纹测激光波长做完后，调节毛玻璃屏上 的同心圆条环最大，且圆心在亮斑中心。在扩束镜和分 光板之间放一毛玻璃，使激光束经透镜发出的球面波漫 射成为扩展的面光源。观察M1镜方向的等倾条纹。进一 步调节M2镜微调螺钉，使上下移动眼睛时个圆环的大小 不变，而仅仅是圆心随眼睛移动而移动，并且干涉条纹 反差大，此时M1镜与M2’镜完全平行，就可以看到严格的 等倾条纹。
（2）用非定域干涉条纹测激光波长。缓慢转动微调手轮，让 调好的非定域干涉条纹“涌出”（或“淹没”）。记下当 条纹中心最亮和当干涉条纹“涌出”（“淹没”）的条纹 数N=100时M1镜位置读数d0、d100，将数据填入表格，重 复测量6次。
（3）根据（1）式计算出波长λ。计算不确定度，并与标准 值比较，求出相对误差。
（2）调节M1和M2相互垂直。 （3） 在氦氖激光器的实际光路中加入扩束镜，使扩束光照
在水分平束微镜调上螺，丝此和时竖屏直上微一调般螺会丝出，现直干到涉眼条睛纹晃，动细观调察时M2无镜 条定纹域移干动涉，条说纹明。如M1果和没M有2完出全现垂干直涉。条观纹察，屏应上该出移现走环扩状束非 镜，从头再调。
2020/11/29
迈克耳逊干涉仪光路图4Βιβλιοθήκη 1 点光源产生的非定域干涉花样
2d/N (1)
这样在迈克耳逊干涉仪上读出 d，数出条纹变化N，就可
以求出光波波长λ。
（2）d较大时，干涉条纹级别较高，且又细又密；
d较小时，干涉条纹级别较低，且又粗又疏。
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3 等倾条纹和等厚条纹的调节与观察（选做）
非定域干涉条纹测激光波长做完后，调节毛玻璃屏上 的同心圆条环最大，且圆心在亮斑中心。在扩束镜和分 光板之间放一毛玻璃，使激光束经透镜发出的球面波漫 射成为扩展的面光源。观察M1镜方向的等倾条纹。进一 步调节M2镜微调螺钉，使上下移动眼睛时个圆环的大小 不变，而仅仅是圆心随眼睛移动而移动，并且干涉条纹 反差大，此时M1镜与M2’镜完全平行，就可以看到严格的 等倾条纹。
（2）用非定域干涉条纹测激光波长。缓慢转动微调手轮，让 调好的非定域干涉条纹“涌出”（或“淹没”）。记下当 条纹中心最亮和当干涉条纹“涌出”（“淹没”）的条纹 数N=100时M1镜位置读数d0、d100，将数据填入表格，重 复测量6次。
（3）根据（1）式计算出波长λ。计算不确定度，并与标准 值比较，求出相对误差。
（2）调节M1和M2相互垂直。 （3） 在氦氖激光器的实际光路中加入扩束镜，使扩束光照
在水分平束微镜调上螺，丝此和时竖屏直上微一调般螺会丝出，现直干到涉眼条睛纹晃，动细观调察时M2无镜 条定纹域移干动涉，条说纹明。如M1果和没M有2完出全现垂干直涉。条观纹察，屏应上该出移现走环扩状束非 镜，从头再调。
2020/11/29
迈克耳逊干涉仪光路图4Βιβλιοθήκη 1 点光源产生的非定域干涉花样
11-5迈克耳孙干涉仪(3).ppt
D
第十一章 光学
14
物理学
第五版 小结:迈克耳逊干涉仪
一. 仪器结构、光路
二 . 工作原理
S
M2 M1 2 G1 G2 M1
1
光束2′和1′发生干涉
半透半反膜
• 若M1、M2平行 等倾条
2 1
纹• 若M1、M2有小夹角 等厚条纹 E
若M1平移d时，干涉条移过N条，
则有：
d N
十字叉丝
三. 应用：
d
插入介质片后光程差
n M2 Δ' 2d 2(n 1)t
光程差变化
G1
G2
Δ'Δ 2(n 1)t
t
介质片厚度
2(n 1)t k
干涉条纹移动数目
第十一章 光学
t k
n 1 2
11
物理学
11-5 迈克耳孙干涉仪
第五版
例 在迈克耳孙干涉仪的两臂中，分别插入玻璃管,
长为 l 10.0cm，其中一个抽成真空， 另一个则储有
空气
n 1 107.2 1.00029
G
2l
第十一章 光学
l M2
12
物理学
第五版
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本章目录
11-4 劈尖 牛顿环 11-5 迈克耳孙干涉仪 11-6 光的衍射 11–7 单缝衍射 11-8 圆孔衍射 光学仪器的分辨本领 11-9 衍射光栅
第十一章 光学
13
物理学
第五版
试题 练 习
迈克耳孙干涉仪实验装置
第十一章 光学
3
物理学
第五版
M2 的像 M'2 反射镜 M1
单 色 光 源
G1
11-5 迈克耳孙干涉仪
迈克耳孙干涉仪的调节和使用预习报告
迈克耳孙干涉仪的调节和使用【实验目的】1. 了解迈克耳孙干涉仪的结构和干涉条纹形成的原理2. 掌握迈克耳孙干涉仪的调节方法3. 掌握利用迈克耳孙干涉仪测量钠光的波长及其波长差的方法4. 学习获得白光干涉的方法和步骤，并会测量透明介质的折射率【实验仪器】迈克耳孙干涉仪、钠光灯、白光光源、透镜、透明薄膜等。
【实验原理】干涉光路：点光源产生的非定域光程差计算光程差δ=S2A−S1A=√(L+2d)2+R2−√L2+R2由于L>>d，将上式按级数展开，并略去高阶无穷小项,可得：δ=2ⅆL√L2+R2=2d cosθ={kλ (明纹)(k+12)λ (暗纹)若中心处（θ=0）为明条纹，则：δ1=2d1=k1λ若改变光程差，使中心仍为明条纹，则：δ2=2d2=k2λ可得：Δd=d2−d1=12(δ2−δ1)=12(k2−k1)λ=12Δkλ所以，只要测出干涉仪中M1移动的距离Δd，并数出相应的吞吐环数Δk，就可以求出λ。
等倾干涉波长计算λ=2Δd∕NΔd增大时条纹从中心向外“涌出”（Δd=Nλ/2）条纹分布：中心宽，边缘窄，d增大条纹变细测量钠光波长差k1λ1=k2λ2(k1+m)λ1=(k2+m+12)λ2Δk=k1−k2=2dλ1−2dλ2=2d(λ2−λ1)λ1λ2≈2dΔλλ̅2相邻两次（即Δk=1）可见度为0时，动镜移动的距离Δd，则Δλ=λ2 2Δd【实验内容与步骤】1.迈克耳孙干涉仪的调节(1)利用水平调节螺丝，调干涉仪水平(2)调整光束与干涉仪的光路大致等高、垂直打开钠光灯电源(需要越热一段时间才能正常发光)，调节钠灯与扩束透镜的位置，使得光可以均匀照射两个反射镜(用白纸做光屏观察)。
这一步用目测即可。
(3)用尺子(钢板尺或塑料尺)测量分束板后表面与定镜的距离，旋转粗调手轮移动动镜位置，使两路光程近似相等(可以相差1-2mm)。
(4)调节定镜取向使它在分束板中的像（M2′）与动镜平行。
迈克尔逊干涉仪讲义
光程差： Δ 2d cos
实验仪器 实验内容
相邻条纹角间距：
Δ 2d sin 2d
实验拓展
极值条件：
k 明
2dcos 2k 1 暗
2
同心圆，愈往外，级次愈低 ！
实验背景 实验原理 实验仪器 实验内容 实验拓展
3.等倾干涉条纹变化特点
ห้องสมุดไป่ตู้
2d cosi k
k不变
• d↑，cosi ↓，i 增加，--条纹“冒出”
转动粗调手轮，使 两臂大体相等，
调整底座调平螺钉，使导轨 大致水平
粗调2
倾度调节螺钉 松紧适中
水平垂直拉簧 微调螺钉松紧适中
粗调3：调节激光管的高度和方位
激光束穿过G1中央，与M1垂直。使 反射镜反射回来的光线打在激光束
的出光孔附近。
细调1：使反射镜M1与M2基本垂直
细调2：用扩束镜将激光扩散成点光源
丙酮进行处理，切忌用手、衣服等。
• d↓，cosi ↑，i 减小，--条纹“收缩”
实验背景 实验原理 实验仪器 实验内容 实验拓展
4.测波长公式推导
若中心处为明条纹，入射角为0，则
2d k
当d改变λ/2时，中心“吞”或“吐”一条环纹。若反射镜 M2移动Δd，“吞”或“吐”的环纹数为N，则
d N
2
2d
N
这就是用干涉仪测量波长的实验原理。
粗调手轮，每周为100个均匀刻度，每旋转一周，主尺刻度进动 1mm，因此其精度为0.01mm；
微调手轮，每周为100个均匀刻度，每旋转一周，粗调鼓轮刻度 进动一个刻度，因此其精度为0.0001mm
实验内容1：仪器的调整
粗调1 1. 迈克耳逊干涉仪的调节
《迈克尔逊干涉仪》课件
提高测量精度的措施
使用高精度仪器
选择加工精度高、装配精度高的迈克 尔逊干涉仪，能够减少仪器本身带来 的误差。
细致调整
在实验前对迈克尔逊干涉仪进行细致 的调整，确保干涉条纹完全对齐，以 减小调整误差的影响。
控制环境因素
尽可能在恒温、无气流和振动的环境 中进行实验，以减小环境因素对实验 结果的影响。
重复测量
等方面将更加智能化和自动化。
03
多功能化与拓展应用
未来迈克尔逊干涉仪将进一步拓展应用领域，不仅局限于光学和物理学
，还将应用于化学、生物学等领域，实现更多功能和应用。
THANKS
感谢观看
折射率测量
迈克尔逊干涉仪可以用于测量介质的 折射率，这对于光学玻璃、晶体等材 料的检测和表征具有重要意义。通过 干涉仪测量折射率，可以获得高精度 的结果。
光学玻璃的检测
光学玻璃的折射率
迈克尔逊干涉仪可以用于检测光学玻璃的折射率，这对于光学仪器的制造和校准具有关键作用。通过干涉仪测量 折射率，可以确保光学元件的性能和精度。
光学玻璃的均匀性
迈克尔逊干涉仪还可以用于检测光学玻璃的均匀性，即检查玻璃内部是否存在杂质或气泡。通过观察干涉条纹的 变化，可以判断玻璃的质量和加工工艺。
物理实验中的重要工具
基础物理实验
迈克尔逊干涉仪是许多基础物理实验的重要工具，如光速的测量、光的波动性研究等。通过使用迈克 尔逊干涉仪，学生可以深入理解光的干涉原理和波动性质。
暗物质与暗能量研究
迈克尔逊干涉仪可以用于寻找暗物质和暗能量的线索，帮助解决宇宙 学中的重大问题。
迈克尔逊干涉仪在技术领域的应用前景
1 2 3
量子信息技术
迈克尔逊干涉仪是量子通信和量子计算中的关键 组件，对于量子密钥分发和量子纠缠态的制备具 有重要意义。
迈克尔逊干涉仪实验预习课件_王增旭
实验中反射镜m是放在导轨上可以移动的如果移动到使得第四张幻灯片图中m重合干涉条纹会是什么样子
迈克尔逊干涉仪实验预习课件
实验原理
M1M1 ⊥ M 2 NhomakorabeaM1
单 色 光 源
M2
G1
G2
G 1 //G
2
M 1, M 2
45
0
非定域等倾干涉
干涉图样
实验仪器
预习思考题
1.如果第四张幻灯片图中M1和M2’不平行，干涉图样会 是同心圆吗？ 2.实验中反射镜M1是放在导轨上可以移动的，如果移动 到使得第四张幻灯片图中M1和M2’重合，干涉条纹会是 什么样子？ 3. M1接近和远离M2’时干涉条纹如何变化？ 4.据此如何测量单色光的波长？
（以上问题上课提问）
迈克尔逊干涉仪实验预习课件
实验原理
M1M1 ⊥ M 2 NhomakorabeaM1
单 色 光 源
M2
G1
G2
G 1 //G
2
M 1, M 2
45
0
非定域等倾干涉
干涉图样
实验仪器
预习思考题
1.如果第四张幻灯片图中M1和M2’不平行，干涉图样会 是同心圆吗？ 2.实验中反射镜M1是放在导轨上可以移动的，如果移动 到使得第四张幻灯片图中M1和M2’重合，干涉条纹会是 什么样子？ 3. M1接近和远离M2’时干涉条纹如何变化？ 4.据此如何测量单色光的波长？
（以上问题上课提问）
高二物理竞赛迈克尔逊干涉仪PPT(课件)
1距92离光7年 变国化程际时会干议涉差规条定纹的：的移任动 何变化都要引起条纹的移动，可以根据条
纹的移动进行各种测量 移动导轨
距离变化时干涉条纹的移动
当 不垂直于 时，可形成劈尖型等厚干涉条纹.
14 - 5 迈克耳孙干涉仪
第十七章 波动光学
二 迈克耳孙干涉仪
反射镜 视场中将看到一条条纹移过。
M2
第十七章 波动光学
迈克尔孙干涉仪的主要特性
两相干光束在空间完全分开，并可用移动反射镜 或在光路中加入介质片的方法改变两光束的光程差.
移动反射镜
M' 1
M2
d
d
G1
G2
M1
14 - 5 迈克耳孙干涉仪
第十七章 波动光学
➢ 距离变化时干涉
当 M 2 与 M 1 平行
条纹的移动
时，之间距离变大时 ，
圆形干涉条纹从中心一
源 光程差的任何变化都要引起条纹的移动，可以根据条纹的移动进行各种测量
当 不垂直于 时，可形成劈尖型等厚干涉条纹.
M1
视场中将看到一条条纹移过。
分光板 G 迈克尔孙干涉仪的主要特性
1、利用波的干涉效应进行测量的装置。
1
补偿板 G 2
G1//G2 与 M1,M2 成 45 0角
14 - 5 迈克耳孙干涉仪
的像 M 1
M' 1
反射镜 M 2
单 色 光 源
G1
形成圆环状的等倾干 涉条纹
第十七章 波动光学
d
M1 M2
反 射 镜
G2
M1
14 - 5 迈克耳孙干涉仪
M' 1
反射镜 M 2
第十七章 波动光学
当 M 1不垂直于M 2
迈克尔逊干涉仪的调节和使用ppt课件
1、光源的调理 放置好钠光灯使光源和分光板G1、补偿板
G2及反射镜M2中心大致等高，且三者连线大 致垂直于M2镜。适当调理光源及扩束透镜的 位置使得在E处视野可看到均匀的亮斑。 2、等倾干涉条纹的调理 1〕转动粗动手轮，尽量使M1、M2距分光板后 外表的间隔相等。
迈克耳逊干涉仪的调理
2) 在扩束透镜和分光板之间，放置笔尖，用肉眼直接 察看笔尖多个投影，调整M1反射镜〔或M2反射镜〕 镜后螺丝，使笔尖2个投影重合，即可察看到等是分振幅干涉。 S 设薄膜上下外表平行。如图2 a1与a2的光程差为
a1 a2 iD
L2ncdoi s
dA B
n
C
即入射角一样的点的光程 差 L一样，故称等倾干涉。 干涉图样为同心圆。
图2 面光源产生的等倾干涉
2ndc ois(2KK1) 2
〔明条纹〕 〔暗条纹〕
实验原理
5) 丈量前应转动微调手轮，挪动M1反射镜，察看等 倾条纹的变化情况。选择适宜一段区间，以利完成 丈量。
等
倾
干
涉
条 纹
M2
M 2 M 2 与 M1'
M 1'
M1' 重 合
M 1'
M 1'
M2
M2
等
厚
干
涉
条
M2
M2
M2
纹
M 1'
M1' M1'
M 1'
M 1'
M2
M2
条纹的可见度问题
运用的光源包含两种波长λ1 及λ2 , 且λ1 和λ2 相差很 小。 1、当光程差同时为两种波长λ1 及λ2 的半波长整数倍， 即L = mλ1 /2= nλ2/2 ，此时两个波长的亮纹叠加，可 见度最正确； 2、当光程差为L = mλ1 /2 = (n +0.5) λ2/2 时, 两种光 产生的条纹为重叠的亮纹和暗纹, 使得视野中条纹的 可见度降低, 假设λ1 与λ2 的光的亮度又一样, 那么条 纹的可见度为零, 即看不清条纹了。
G2及反射镜M2中心大致等高，且三者连线大 致垂直于M2镜。适当调理光源及扩束透镜的 位置使得在E处视野可看到均匀的亮斑。 2、等倾干涉条纹的调理 1〕转动粗动手轮，尽量使M1、M2距分光板后 外表的间隔相等。
迈克耳逊干涉仪的调理
2) 在扩束透镜和分光板之间，放置笔尖，用肉眼直接 察看笔尖多个投影，调整M1反射镜〔或M2反射镜〕 镜后螺丝，使笔尖2个投影重合，即可察看到等是分振幅干涉。 S 设薄膜上下外表平行。如图2 a1与a2的光程差为
a1 a2 iD
L2ncdoi s
dA B
n
C
即入射角一样的点的光程 差 L一样，故称等倾干涉。 干涉图样为同心圆。
图2 面光源产生的等倾干涉
2ndc ois(2KK1) 2
〔明条纹〕 〔暗条纹〕
实验原理
5) 丈量前应转动微调手轮，挪动M1反射镜，察看等 倾条纹的变化情况。选择适宜一段区间，以利完成 丈量。
等
倾
干
涉
条 纹
M2
M 2 M 2 与 M1'
M 1'
M1' 重 合
M 1'
M 1'
M2
M2
等
厚
干
涉
条
M2
M2
M2
纹
M 1'
M1' M1'
M 1'
M 1'
M2
M2
条纹的可见度问题
运用的光源包含两种波长λ1 及λ2 , 且λ1 和λ2 相差很 小。 1、当光程差同时为两种波长λ1 及λ2 的半波长整数倍， 即L = mλ1 /2= nλ2/2 ，此时两个波长的亮纹叠加，可 见度最正确； 2、当光程差为L = mλ1 /2 = (n +0.5) λ2/2 时, 两种光 产生的条纹为重叠的亮纹和暗纹, 使得视野中条纹的 可见度降低, 假设λ1 与λ2 的光的亮度又一样, 那么条 纹的可见度为零, 即看不清条纹了。