实验 迈克尔逊干涉仪的调节和使用
实验一迈克尔逊干涉仪的调整及应用
实验一迈克尔逊干涉仪的调整及应用一、实验目的1. 了解迈克尔逊干涉仪的原理及结构。
2. 学会迈克尔逊干涉仪的调整，基本掌握其使用方法。
3. 观察各种干涉现象，了解它们的形成条件。
二、实验仪器1. WSM-200型迈克尔逊干涉仪一台2. HNL-55700多束光纤激光源一台三、实验原理3.1 迈克耳孙干涉仪的构造图1为迈克尔逊干涉仪的结构示意图。
图1 迈克尔逊干涉仪的结构示意图仪器包括两套调节机构，第一套调节机构是调节反光镜1的位置。
旋转大转轮和微调转轮经转轴控制反光镜1在导轨上平移；第二套调节机构是调节反光镜1和反光镜2的法线方向。
通过调节反光镜1、2后面的调节螺钉以及反光镜2的两个方向拉杆来控制反光镜的空间方位。
在仪器的中部和中部偏右处，分别固定安装着分光镜和补偿片，其位置对仪器的性能有重要影响，切勿变动。
在补偿片的右侧是反射镜2，它的位置不可前后移动，但其空间方位是可调的。
反射镜1和反射镜2是通过金属弹簧片以及调节螺钉与支架弹性连接的，调节反射镜支架上的三颗调节螺钉，改变弹簧片的压力，从而改变反射镜面在空间的方位。
显然，调节螺丝钉过紧或太松，都是不利于调节反射镜方位的错误操作。
反射镜1在导轨上的位置坐标值，由读数装置读出。
该装置共有三组读数机构：第一组位于左侧的直尺C1，刻度线以mm为单位，可准确读到毫米位；第二组位于正面上方的读数窗C2，刻度线以0.01mm为单位，可准确读出0.1和0.01毫米两位；第三组位于右侧的微动转轮的标尺C3，刻度线以0.0001mm为单位，可准确读0.001和0.0001毫米两位，再估读一位到0.00001毫米。
实际测量时，分别从C1、C2各读得2位数字、从C3读得3位（包括1位估读）数字，组成一个7位的测量数据，如图2所示。
可见仪器对位移量的测定精度可达十万分之一毫米，是一种图2 关于M1位置读数值的组成方法非常精密的仪器。
务必精细操作，否则很容易造成仪器的损坏！3.2 迈克耳孙干涉仪的原理迈克尔逊干涉仪是利用分振幅法产生的双光束干涉，其光路图如图3所示。
迈克尔逊干涉仪的调整与使用
物理实验中心
目录
一. 实 验 目 的 二. 实 验 原 理
1.仪器构造及光路 2.点光源产生的非定域干涉条纹 3.面光源产生的定域干涉条纹
三. 实 验 内 容 四. 读 数 方 法 五. 注 意 事 项
实验目的
了解迈克尔逊干涉仪的结构，学习调 节和使用方法。
利用点光源产生的同心圆环干涉条纹 测量单色光的波长。
则：
2 2d2 k2
那么可得：d d2 d1
1 2
2
1
1 2
k2
k1
1 2
k
由此可见,只要测出干涉仪中M1移动的距离∆d, 并数出相应的“吞吐”环数∆k,就可求出λ.
实验现象
面光源产生的定域干涉条纹
由面光源产生的在特定区域内存在着
的干涉现象，称为定域干涉。
d
1）等倾干涉
光程差为： AC BC AD
C
θ A
θ D
M1
B
M2'
1 2
2d 2d tan sin S
c os
面光源产生的等倾干涉
2d cos
当d一定时，光程差只决定于入（出）射角θ，干涉条纹 是一系列与不同倾角θ相对应的明暗相间的同心圆环条
纹，这种相同倾角的光所产生的干涉，称为等倾干涉。
2）等厚干涉
当M1、M2‘有一个很小的角度时， M1、M2‘之间形成楔形空气 薄层，就出现等厚干涉。这时“1”和“2”的光程差仍然可
主尺
粗动手轮读数窗口
微动手轮
最后读数为：33.52246mm
注意事项
转动微动手轮时，粗动手轮随之转动；但在转动 粗动手轮时，微动手轮并不随之转动，因此在读 数前必须调整零点。
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。
实验六--迈克尔逊干涉仪的调整和使用
实验六 迈克尔逊干涉仪的调整和使用实验性质：综合性实验 教学目的和要求：1. 了解迈克尔逊干涉仪的原理并掌握调节方法；2. 观察等倾干涉条纹的特点；3. 测定He-Ne 激光的波长。
教学重点与难点：对迈克尔逊干涉仪的工作原理与等倾干涉概念的理解；本实验仪器的正确调节与使用以及正确记录有效数字。
一．检查学生的预习情况检查学生预习报告:内容是否完整，表格是否正确。
二．实验仪器和用具：迈克尔逊干涉仪，氦氖激光器、毛玻璃屏 三．讲解实验原理：（一）实验仪器介绍1. 迈克尔逊干涉仪的构造迈克尔逊干涉仪的构造如图33-1。
其主要由精密的机械传动系统和四片精细磨制的光学镜片组成。
1G 和2G 是两块几何形状、物理性能相同的平行平面玻璃。
其中1G 的第二面镀有半透明铬膜，称其为分光板，它可使入射光分成振幅（即光强）近似相等的一束透射光和一束反射光。
2G 起补偿光程作用，称其为补偿板。
1M 和2M 是两块表面镀铬加氧化硅保护膜的反射镜。
2M 是固定在仪器上的，称其为固定反射镜，1M 装在可由导轨前后移动的拖板上，称其为移动反射镜。
迈克尔逊干涉仪装置的特点是光源、反射镜、接收器（观察者）各处一方，分得很开，可以根据需要在光路中很方便的插入其它器件。
1M 和2M 镜架背后各有三个调节螺丝，可用来调节21M M 和的倾斜方位。
这三个调节螺丝在调整干涉仪前均应先均匀地拧几圈（因每次实验后为保证其不受应力影响而损坏反射镜都将调节螺丝拧松了），但不能过紧，以免减小调整范围。
同时也可通过调节水平拉簧螺丝与垂直拉簧螺丝使干涉图像作上下和左右移动。
而仪器水平还可通过调整底座上三个水平调节螺丝来达到。
图11 ——主尺2 ——反射镜调节螺丝3 ——移动反射镜1M4 ——分光板1G5 ——补偿板2G6 ——固定反射镜2M7 ——读数窗 8 ——水平拉簧螺钉 9 ——粗调手轮10——屏11——底座水平调节螺丝确定移动反射镜1M 的位置有三个读数装置：①主尺——在导轨的侧面，最小刻度为毫米，如图：②读数窗——可读到0.01mm，如图：③带刻度盘的微调手轮，可读到0.0001mm，估读到105 mm，如图：2.迈克尔逊干涉仪的光路迈克尔逊干涉仪的光路如图2。
迈克尔逊干涉仪的调节和使用ppt课件
2en2 2
对应条纹级次最高
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沈阳城市学院
• 迈干仪的干三涉实原验理测量原理
反射镜 M1
M1 移动导轨
M1 M2
扩束镜
反
单
射
色 光
镜
源
M2
分光板 G1
补偿板 G 2
G1//G 2 与 M1, M2 成 450角 物理实验教学中心
沈阳城市学院
M2 的像 M'2 反射镜 M1
d
迈克尔逊及其对物理学发展的主要贡献
• 1907年迈克尔逊因为“发明光学干涉仪并使用 其进行光谱学和基本度量学研究” 而成为美国 历史上第一位诺贝尔物理学奖获得者。 1910-1911年担任美国科学促进会主席。
• 1923-1927年担任美国科学院院长。 月球上的一个环形山是以他的名字命字。
• 1931年5月9日逝世于加利福尼亚的帕萨迪纳。
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数据处理及分析
1.用逐差法计算He－Ne激光的波长.
di＝di4 di
d
＝
i
di 4
＝2 di
k
2.将测得波长λ与公认值λs进行百分差比较. He-Ne激光：λs =632.8nm
3.计算钠双线的波长差，并与公认值Δλs进行百分差比较.
钠光平均波长：λ12=589.294nm钠光双线：Δλs=0.597nm
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，环心不断冒出环纹，环纹增多 变密；如减小d，则发生相反的情景，环心不断 缩入环纹，条纹减市学院
实 验 内容
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一、调整迈克尔逊干涉仪及其光路
（1）粗调：① 将M1、M2方位螺钉和拉簧调至半松半紧状态 ② 调激光器方位，使反射光大致对 称分布
9 迈克尔逊干涉仪的调整与使用
实验九 迈克尔逊干涉仪器的调整与使用一、实验目的 1 熟悉迈克尔逊干涉仪的结构，掌握其调整方法。
2 通过实验观察，认识点光源等倾干涉条纹的形成条件和条纹特点。
3用干涉条纹变化的特点，测定光源波长。
二、实验仪器迈克尔逊干涉仪，氦氖激光器，扩束镜 三、实验原理1 迈克尔逊干涉仪的光路由干涉仪的结构，定性分析其干涉的原理，结合如图2，定性分析得出其干涉的图样为明暗相间的同心圆环 2 单色点光源的非定域干涉条纹 见图2，则两束光的光程差为：()22222R L R d L L +-++=∆L>>d 时，展开上式并略去d 2/L 2，则有：φdCOS R L Ld L 2/222=+=∆式中φ是圆形干涉条纹的倾角。
所以亮条纹条件为： ()1,2,1,02==k k dCOS λφ由上式可见点光源非定域等倾干涉条纹的特点是：（1） 当d 、λ一定时，具有相同倾角φ的所有光线的光程差相同，所以干涉图为以光轴为圆心的同心圆环。
（2） 当d 、λ一定时，如φ＝0，干涉圆环就在同心圆环中心处，其光程差为ΔL=2d 为最大值，所以对应的干涉圆环越往外，其级次k 也越低。
M 1图1 干涉光路（3） 当k ，λ一定时，如果d 逐渐减小，则cos φ将增大，即φ角逐渐减小，也就是说，同一k 级条纹，当d 减小时，该级圆环半径减小，看到的现象是干涉圆环内缩（吞）；如果d 逐渐增大，同理，看到的现象是干涉圆环外扩（吐）。
对于中央条纹，当内缩或外扩N 次，则光程差变化为2Δd ＝N λ，式中Δd 为d 的变化量，所以有： ()2/2Nd ∆=λ（4） 当d 、λ一定时，相邻两级条纹有下列关系： λφk dCOS k =2 λφ)1(21+=+k dCOS k设(),2/11k k k φφφ+≅+ (),1k k k φφφ-=∆+ 且考虑到k k φφ∆,都很小，则可得到：式中，ΔΦk 称为角距离，表示相邻两圆环对应的入射光的倾角差，反映圆环条纹之间的疏密程度，上式表明成反比关系，即环条纹越往外，条纹间角距离越小，条纹越密。
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实验迈克尔逊干涉仪的调节和使用
迈克尔逊干涉仪是一种用于测量光波长或者光速的仪器。
它的原理是利用光的干涉现象，通过对干涉条纹的观察来确定光波长或光速。
在使用迈克尔逊干涉仪之前，需要对其进行调节和使用。
本文将介绍迈克尔逊干涉仪的调节和使用方法。
一、迈克尔逊干涉仪的构成
迈克尔逊干涉仪由四个主要部分组成，包括光源、分束器、反射镜和接收屏。
其中，光源产生光线，分束器将光线分成两束，反射镜将光线反射并重新合并，接收屏上观察条纹以得到测量结果。
（一）调节分束器
1、端口对准：将分束器的两个端口（输入端和输出端）对准迈克尔逊干涉仪的两个端口。
2、校正透镜：将透镜与分束器固定并利用透镜校正分束器的输出光斑。
3、调节分束比：通过微调分束器的输入端镜片的位置来调节分束比。
4、校准光路：检查光路是否正确，包括分束后光线是否平行、目标反射镜是否正对着分束器等等。
（二）调节反射镜
1、调整反射镜位置：将反射镜置于正确的位置并垂直于光路。
2、确定反射面度数：通过原理图和求解器确定反射面的度数，比如60度。
3、调节反射镜倾斜度：利用半反射膜来调节反射镜的倾斜度，并通过角度计来检查反射镜是否平行于接收屏。
（三）调节光源
1、选择光源：选择一款适合的光源。
2、调整灯丝位置：将灯丝调整到正确的位置，使其照亮整个系统。
3、调节灯丝亮度：通过增减电压来调节灯丝的亮度。
（四）调节接收屏
1、确定焦距：通过调节接收屏的距离和位置，找出最合适的焦距。
2、校准位置：将接收屏和反射镜垂直，通过调节位置校准光路。
1、准备工作：确保所有部件都已经开始预热，光线已经稳定。
2、测量方法：打开光源，观察条纹的规律性，通过实验得到测量结果。
3、数据处理：将观察到的条纹照片拍摄下来，进行后续处理，包括调整对比度和亮度以及增加标尺等等。
四、注意事项
1、留意温度：因为干涉仪精度较高，所以需要注意外部温度的影响。
2、留意光线：因为干涉仪只能使用单色光线，因此需要注意室内环境的影响。
3、留意影响：干涉仪容易被振动、风和地震等因素影响，因此需要注意这些问题。
总结：迈克尔逊干涉仪是一种非常精密的仪器，其使用需要一定的技术操作和实践经验。
只有熟练掌握迈克尔逊干涉仪的调节、使用和注意事项，才能够获取准确可靠的测量结果。