实验八迈克尔逊干涉仪的调节和使用
实验报告迈克尔孙干涉仪的调节和使用
实验报告迈克尔孙干涉仪的调节和使用摘要：本实验使用迈克尔孙干涉仪进行调节和使用的实验。
通过调节迈克尔孙干涉仪的各个参数，观察干涉条纹的变化，并利用干涉条纹的变化来测量试样的折射率。
实验结果表明，迈克尔孙干涉仪可以用于精确测量试样的折射率。
1.引言迈克尔孙干涉仪是一种常用的实验仪器，常用于测量试样的折射率。
其原理是利用干涉现象测量光的相位差，从而得到试样的折射率。
本实验的目的是通过调节迈克尔孙干涉仪的各个参数，观察干涉条纹的变化，并利用干涉条纹的变化来测量试样的折射率。
2.实验装置本实验使用的实验装置如下：-迈克尔孙干涉仪-光源-干涉条纹观察装置-试样3.实验步骤3.1调节光源位置首先，调节光源的位置，使得光线尽可能的聚焦。
将光源放置在干涉仪的一端，调节位置直到光线尽可能聚焦在另一端的反射镜上。
3.2调节反射镜位置接下来，调节干涉仪中的两个反射镜的位置，使得光线在两个反射镜上反射后能够相互叠加干涉。
调节两个反射镜的位置，使得光线在回程时能够与出发时的光线叠加干涉。
3.3调节反射镜角度在保持反射镜位置不变的情况下，调节反射镜的角度，使得光线在反射时达到最大干涉效果。
观察干涉条纹的亮度变化，调整反射镜角度直到达到最亮的干涉条纹。
3.4放置试样将试样放置在干涉仪的一端，观察干涉条纹的变化。
根据干涉条纹的变化，可以得到试样的折射率。
4.结果与分析实验结果表明，通过调节迈克尔孙干涉仪的各个参数，可以观察到干涉条纹的变化。
实验中观察到的干涉条纹的亮度变化可以用来测量试样的折射率。
根据干涉条纹的位置变化，可以计算出试样的相对折射率，进而得到试样的绝对折射率。
5.总结本实验通过调节迈克尔孙干涉仪的各个参数，观察干涉条纹的变化，并利用干涉条纹的变化来测量试样的折射率。
实验结果表明，迈克尔孙干涉仪可以用于精确测量试样的折射率。
这对于光学相关领域的研究具有重要的意义。
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。
迈克尔孙干涉仪的调整及使用实验报告
迈克尔孙干涉仪的调整及使用实验报告一、实验目的1、了解迈克尔孙干涉仪的结构和工作原理。
2、掌握迈克尔孙干涉仪的调整方法。
3、观察等倾干涉和等厚干涉条纹，并测量激光的波长。
二、实验原理迈克尔孙干涉仪是一种分振幅干涉仪，它通过将一束光分成两束，经过不同的光程后再重新汇合发生干涉。
等倾干涉：当两臂的光程差只取决于入射光的入射角时，会产生等倾干涉条纹。
此时，干涉条纹是一组同心圆环，圆心处光程差为零。
等厚干涉：当两臂的光程差只取决于反射镜的位置时，会产生等厚干涉条纹。
此时，干涉条纹是平行于反射镜交线的直条纹。
根据光的干涉原理，光程差与干涉条纹的移动量之间存在关系，可以通过测量干涉条纹的移动量来计算光的波长。
三、实验仪器迈克尔孙干涉仪、HeNe 激光器、扩束镜、观察屏。
四、实验步骤1、仪器调节调节迈克尔孙干涉仪的底座水平，使干涉仪处于水平状态。
调节粗调手轮，使动镜大致处于导轨的中间位置。
调节微调手轮，使干涉条纹清晰可见。
2、观察等倾干涉条纹装上扩束镜，使激光束扩束后照射到迈克尔孙干涉仪上。
缓慢旋转微调手轮，观察等倾干涉条纹的形成和变化。
3、观察等厚干涉条纹调节动镜，使两臂光程差逐渐减小，观察等厚干涉条纹的出现。
4、测量激光波长记录初始位置的读数。
沿某一方向缓慢旋转微调手轮，使干涉条纹移动一定数量，记录此时的读数。
根据读数的变化和干涉条纹的移动量，计算激光的波长。
五、实验数据及处理1、测量数据初始位置读数：d₁＝＿____移动后位置读数：d₂＝＿____干涉条纹移动数量：N ＝＿____2、数据处理光程差的改变量：Δd ＝ d₂ d₁因为光程差的改变量与干涉条纹的移动量之间的关系为：Δd ＝Nλ/2所以激光的波长：λ ＝2Δd ／ N六、实验误差分析1、仪器误差迈克尔孙干涉仪的两臂长度不完全相等，会引入一定的误差。
读数装置的精度有限，可能导致读数误差。
2、环境误差实验环境中的振动和气流可能会影响干涉条纹的稳定性，从而导致测量误差。
迈克尔逊干涉仪的调整和使用
制作人：闫书霞
迈克尔逊干涉仪的调整和使用
1.实验简介 2.实验目的 3.预习思考题 4.实验原理 5.实验内容与要求 6.数据记录与数据处理 7.注意事项
8.问题与讨论
实验简介
迈干仪是1881年美国物理学家迈克尔逊与其合作者莫雷设计制造出 的一种精密光学干涉测量仪器，迈克尔逊曾用此仪器完成了三个著名的 实验：否定“以太”的迈克尔逊—莫雷实验、光谱精细结构、用光波波 长标定长度单位，在科学发展史上起了很大的作用，迈克尔逊和莫雷因 在这方面的杰出成就于1907年获得了诺贝尔物理学奖。
3.学会用迈克尔逊干涉仪测激光波长及钠光双线波 长差
预习思考题
1. 非定域干涉、等倾干涉、等厚干涉形成的条件是什么？ 如何观测到这些干涉条纹？ 2.如何利用非定域干涉圆条纹测激光的波长 3.如何测量钠光谱线双线波长差
实验原理
1.迈克尔逊干涉仪结构及其光路
动镜位置： **.*****mm
主尺读数 粗调手轮读数 细调手轮读数
纹时，在不同的位置可以观察到不同的干涉条纹 Z d
M1
（如圆、椭圆、双曲线、直线），在迈克尔逊干涉
M
' 2
仪的实际情况下，放置屏的空间是有限的，一般能 观察到圆和椭圆形状。当把观察屏放在垂直于S1、 S2 的连线上时，观察到的条纹是一组同心圆。
G1 O
M2 P
r
实验原理
2.2激光波长的测量
改变动镜的位置，两束光的光程差发生变化，因此干涉条纹也随 之发生变化。当M1、M2之间的距离增大时，条纹向外扩展，圆心处有 条纹涌出，当其间的距离减小时，条纹收缩，中心条纹消失。消失或涌 出一条干涉条纹，动镜位置的变化为 /2，设消失或涌出N个干涉圆环 动镜位置的变化为 d，则有
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。
迈克尔逊干涉仪的调整和使用实验报告
迈克尔逊干涉仪的调整和使用实验报告迈克尔逊干涉仪的调整和使用实验报告引言：迈克尔逊干涉仪是一种重要的光学仪器，它可以用来测量光的干涉现象。
在本实验中，我们将对迈克尔逊干涉仪进行调整，并使用它来观察干涉条纹的产生和变化。
一、实验目的本实验的主要目的是熟悉迈克尔逊干涉仪的调整方法，了解干涉条纹的产生原理，并通过实验观察干涉条纹的变化。
二、实验器材1. 迈克尔逊干涉仪：包括光源、分束器、反射镜和接收屏等组成部分。
2. 平行光源：用于提供单色光源。
3. 反射镜：用于反射光线。
4. 接收屏：用于观察干涉条纹。
三、实验步骤1. 调整光源：将平行光源放置在适当位置，并调整其亮度，保证光线足够明亮。
2. 调整分束器：将分束器放置在适当位置，使得光线能够均匀地分成两束。
3. 调整反射镜：将反射镜放置在适当位置，使得其中一束光线经过反射后与另一束光线相遇。
4. 调整接收屏：将接收屏放置在适当位置，并调整其位置，使得干涉条纹能够清晰地显示出来。
5. 观察干涉条纹：调整各个部分的位置，观察干涉条纹的产生和变化，并记录下观察结果。
四、实验结果与分析通过实验观察，我们可以看到干涉条纹的产生和变化。
当两束光线相遇时，由于光的波动性，会形成干涉现象。
当两束光线相位差为整数倍的波长时，会产生明纹，而相位差为半整数倍的波长时，会产生暗纹。
通过调整反射镜和接收屏的位置，我们可以改变两束光线的光程差，从而观察到干涉条纹的变化。
在实验过程中，我们还观察到了干涉条纹的间距变化随光源波长的变化而变化。
根据迈克尔逊干涉仪的原理，当光源波长增大时，干涉条纹的间距也会增大；当光源波长减小时，干涉条纹的间距也会减小。
这是因为光的波长与干涉条纹的间距之间存在一个正比关系。
五、实验总结通过本次实验，我们学习了迈克尔逊干涉仪的调整方法，并通过观察干涉条纹的产生和变化，加深了对干涉现象的理解。
我们还发现了干涉条纹的间距与光源波长之间的关系。
这些实验结果对于进一步研究光的干涉现象和应用具有重要意义。
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实验15 迈克耳孙干涉仪的调节与使用19世纪末，美国物理学家迈克尔孙（A.A.Michelson ）为测量光速，依据分振幅产生双光束实现干涉的原理，设计制造了迈克尔孙干涉仪这一精密光学仪器。
迈克尔孙与其合作者用这仪器完成了相对论研究中具有重要意义的“以太”漂移实验，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。
在近代物理学和近代计量科学中，迈克尔孙干涉仪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、液体的折射率等。
迈克尔孙1907年获诺贝尔物理学奖。
迈克尔孙干涉仪的基本原理已经被推广到许多方面，研制成各种形式的精密仪器，广泛地应用于生产和科学研究领域。
近年来，美国物理学家正在用40m ×40m 的迈克尔孙干涉仪探测引力波。
1 [实验目的]1.1了解迈克耳孙干涉仪的基本结构，学习其调节和使用方法。
1.2观察各种干涉条纹，加深对薄膜干涉原理的理解。
1.3测定激光的波长。
2 [实验仪器]迈克耳孙干涉仪(WSM-100型)，多束光纤激光器，钠光灯。
3 [仪器介绍]WSM-100型迈克耳孙干涉仪的主体结构如图16-1所示，主要由底座、导轨、拖板、定镜、读数及传动系统、附件等六个部分组成。
3.1底座底座由生铁铸成，较重，确保证了仪器的稳定性。
由三个调平螺丝9支撑，调平后可以拧紧锁紧圈10以保持座架稳定。
3.2导轨导轨7由两根平行的长约280毫米的框架和精密丝杆6组成，被固定在底座上精密丝杆穿过框架正中，丝杆螺距为1毫米，如图16-2所示。
3.3拖板部分拖板是一块平板，反面做成与导轨吻合的凹槽，装在导轨上，下方是精密螺母，丝杆穿过螺母，当丝杆旋转时，拖板能前后移动，带动固定在其上的移动镜11（即M 1）在导轨面上滑动，实现粗动。
M 1是一块很精密的平面镜，表面镀有金属膜，具有较高的反射率，垂直地固定在拖板上，它的法线严格地与丝杆平行。
M 1倾角可分别用镜背后面的三颗滚花螺丝13来调节，各螺丝的调节范围是有限度的，如果螺丝向后顶得过松，在移动时可能因震动而使镜面有倾角变化，如果螺丝向前顶得太紧，致使条纹不规则，严重时，有可能将螺丝丝口打滑或平面镜破损。
3.4定镜部分图16-1 迈克耳逊干涉仪的结构示意图 图16-2 导轨结构示图毫米刻度尺粗调手轮的鼓轮微调手轮定镜M 2与M 1是相同的一块平面镜，固定在导轨框架右侧的支架上。
通过调节其上的水平拉簧螺钉15使M 2在水平方向转过一微小的角度，能够使干涉条纹在水平方向微动；通过调节其上的垂直拉簧螺钉16使M 2在垂直方向转过一微小的角度，能够使干涉条纹上下微动；与三颗滚花螺丝13相比，15、16改变M 2的镜面方位小得多。
定镜部分还包括分光板G 1和补偿板G 2。
3.5读数系统和传动部分3.5.1移动M 1镜的移动距离毫米数可在机体侧面的毫米刻尺5上直接读得。
3.5.2粗调手轮2旋转一周，拖板移动1毫米,即M 1移动1毫米，同时读数窗口3内的鼓轮也转动一周，鼓轮的一周被等分为100格，则鼓轮每格0.01毫米，读数由窗口上的基准线指示。
3.5.3微调手轮1每转过一周，拖板移动0.01毫米，从读数窗口3中可看到读数鼓轮移动一格，而微调手轮的周线被等分为100格，则微调手轮每格表示为0.0001毫米。
最后读数应为上述三者之和。
例图16-3迈克尔孙干涉仪的读数应为 33.28537mm 。
4 [实验原理]迈克耳孙干涉仪简化光路图如图16-4所示。
M 1和M 2是在相互垂直的两臂上放置的两个平面反射镜，这两个经过精密加工的平面反射镜背面都有三个调节螺丝，用来调镜面的方位，M 2是固定的，M 1由精密丝杆操纵可以沿着臂前后移动，移动距离由读数系统读出。
G 1是分光板，在它的一个面上镀了半反射膜，放在M 1和M 2光轴的相交处并且与它们各成450角，通过G 1的光可分成振幅近乎相等的反射光1与透射光2。
G 2也是一块平板玻璃，不但和G 1平行放置，而且厚图16-4 迈克耳孙干涉仪简化光路图度和折射率都和G 1相同，它的作用是补偿两路光线的光程差（因为光线1在运行过程中多通过G 1两次；同时，当使用白光光源时， 补偿G 1的色散。
），所以G 2又称补偿板。
迈克耳孙干涉仪的相干过程是从光源S 发出的一束光，射向分光板G 1，因分光板的后表面镀了半透膜，光束在半透膜上反射和透射分成互相垂直的两束光。
这两束光分别射向相互垂直的定镜M 2和移动镜M 1，经M 1、M 2反射后，又汇于分光板G 1，最后光线朝着E 的方向射出。
由于这两束光都来自光源上同一点，所以是相干光，在E 处可以观察到干涉图样。
图16-4中M 2′是定镜M 2为半透膜表面G 1所成的虚象。
两束光在E 处的干涉可等效为由M 1和M 2′反射的光线所形成的。
当M 2′与M 1平行且相距为d ，干涉图样与厚度为d 的空气膜所产生的干涉是等效的。
在实验中M 2′与M 1的严格平行可通过调整反射镜背面的螺丝来实现。
所以在光学上，这里的干涉就相当于M 2′和M 1之间的空气板的干涉。
图16-3 迈克尔逊干涉仪的读数两个相干的单色点光源所发出的球面波在相遇的空间处处皆可产生干涉现象，这种干涉称为非定域干涉。
点光源产生的非定域干涉图样，可以用迈克耳孙干涉仪来观测：图16-5所示，点光源S 经M 1、M 2′反射后相当于由两个虚光源S 1、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d 的两倍，即S 1S 2=2d 。
虚光源S 1、S 2发出的球面波在它们相遇的空间处处相干。
若用毛玻璃屏观察干涉图样，当观察屏E 垂直于S 1S 2连线时，屏上出现的干涉条纹是一组同心圆如图16-6(a)(b)，圆心在S 1S 2延长线和屏的交点O 上。
将观察屏E 沿S 1S 2方向移动到任何位置都可以看到干涉条纹，因而是非定域干涉。
由于L »d ，S 1和S 2到屏上任一点A 的光程差为θcos 2222d RL dL L =+=∆ (16-1)则当λθk d L ==∆cos 2 为明纹，当2)12(cos 2λθ+==∆k d L 为暗纹，式中k 为干涉条纹的级次，λ为光的波长，可得：⑴d 、λ一定时，若θ=0，光程差=2d 最大，即圆心所对应的干涉级次最高，从圆心向外的干涉级次依次降低。
⑵k 、λ一定时，若d 增大，θ随之增大，则条纹的半径也增大。
可以看到，当d 增大时，圆环一个个从中心“吐出”后向外扩张，干涉圆环的间隔变小，条纹变细变密；当d 减小时，圆环逐渐变小，最后“吞进”在中心处，干涉条纹变粗变疏。
⑶对θ=0的明条纹，有λk d L ==∆2 (16-2)可见，每“吐出”或“吞进”一个圆环相当于光程差改变了一个波长λ。
当d 变化了∆d 时，相应地“吞进”(或“吐出”)的环数为∆k ，则2λkd ∆=∆ (16-3)从迈克耳孙仪的读数系统上测出M 1移动的距离∆d ，并数出相应的“吞吐”环数∆k ，就可以求出光的波长λ。
当M 1、M 2′有一微小夹角，此时是等厚干涉。
在M 1、M 2′相交线上d=0图16-6(e)，所有光线的光程差均为0，产生中央直线亮条纹。
在θ很小的区域内是平行于中央条纹的直条纹，当θ增大时条纹发生弯曲，凸向中央条纹，如图16-6(d)(f)。
图16-5 点光源产生的非定域干涉示意图5 [实验内容]5.1调节和观察非定域干涉条纹。
在屏上看到非定域的同心圆干涉条纹，且圆心位于光场的中间。
观察中心条纹的“冒出”或“缩进”、干涉条纹的粗细和密度变化规律（即与平面镜M 1和M 2′之间距离d 的关系），并解释之。
5.2利用非定域干涉条纹测量激光波长。
转动微调手轮，当干涉条纹“冒出”或“缩进”时记下动镜M 1的初始读数，继续沿原方向转动微调手轮，每“冒出”或“缩进”30个条纹记录一次M 1镜的读数，连续测量390个条纹，填入数据表格16-1中。
用逐差法处理数据，计算不确定度，表示测量结果。
5.3调节和观察等厚干涉条纹。
当d=0时，调出严格的等厚干涉条纹，观察总结条纹粗细和密度（间距）的变化规律，并解释之。
6 [实验指导]6.1迈克耳孙干涉仪的调整6.1.1按图16-4所示安装多束光纤激光器和迈克耳孙干涉仪。
打开激光器的电源开关，使光纤的光束水平地射向干涉仪的分光板G 1。
6.1.2调整激光光束对分光板G 1的水平方向入射角为45度。
6.1.3移开毛玻璃屏，用眼往G 1方向看，从M 1反射的光斑有四个（一排），其中有一个光强最强。
6.1.3从M 2反射的光斑也有四个（一排），其中光强最强的那个就是要调整的。
调节M 2背面的3个螺钉，即改变M 2的反射角度可将此光斑与M 1反射最亮一光斑重合（即8个光斑调整重合变为4个光斑）。
6.1.4若调M 2背面3个螺钉使2个最亮光斑无法重合，可调M 1背面3个螺钉，使光斑重合。
6.1.5扶正毛玻璃屏，微小改变M 2的反射角度：调节水平拉簧螺钉15和垂直拉簧螺钉16，使干涉图像在屏的中心位置，这时毛玻璃屏上出现清晰的等倾干涉条纹。
(特别注意，在未调M 2之前，水平拉簧螺钉15和垂直拉簧螺钉16这两个细调螺钉必须旋放在中间位置。
) 6.2测定激光的波长6.2.1使用干涉仪前必须对读数系统进行校正。
校正三步骤：第一步：旋转微调手轮。
顺时针（或逆时针）旋转微调手轮几圈后使微调手轮的0刻线对图16-6 点光源照射时不同薄膜状态的干涉条纹准指示线。
旋转微调手轮时粗调手轮上的读数窗口刻度也随着转，记住粗调手轮读数窗口刻度转动方向。
第二步：旋转粗调手轮。
（必须使粗调手轮读数窗口刻度转动方向与第一步骤相同）顺时针（或逆时针）旋转粗调手轮到1/100刻度线的整数线上（随便一整数线）。
此时微调手轮并不跟随转动，仍在原来的0位置上。
因粗调手轮是反向蜗轮和蜗杆，如顺时针旋转粗调手轮则读数窗口刻度会逆时针转动。
第三步：再旋转微调手轮。
沿第一步骤的方向转微调手轮50～100圈后才开始计数测量。
因为此前蜗轮和蜗杆的齿并没有啮合靠紧。
在校正前二步完成后并不能马上测量，还必须消除空程差（如果第三步转动微调手轮与第一步微调手轮转动方向相反，则在一段时间内，微调手轮虽在转动，但屏幕上没有条纹。
），因此必须有第三步。
6.2.2按原方向调微调手轮，观察到涌出黑点或黑点最小即将消失时，记为第0环，读出M1镜此时的位置读数。
继续此方向，每隔30环，记录一次M1的位置，共记390环。
读数记入表16-1。
测量时干涉条纹不能太细太密也不能太粗太疏，选择适当大小。
6.3观察等倾干涉条纹6.3.1转动微调手轮，观察干涉条纹的形状、疏密及中心“吞吐”条纹随光程差的改变而变化的情况。