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迈克尔逊干涉仪,,迈克尔逊（18521931），美国物理学家，主要贡献在于光谱学和度量学，获1907年诺贝尔物理学奖。,迈克尔逊干涉仪是迈克尔逊和莫雷设计出来的一种利用分割光波振幅的方法实现干涉的精密光学仪器。其调整和使用具有典型性。,一实验目的,了解迈克尔逊干涉仪的结构，学习调节和使用方法。观察非定域干涉、定域等倾干涉、等厚干涉现象利用点光源产生的同心圆环干涉条纹测量单色光的波长。,相干条件两束光满足频率相同，振动方向相同，相位差恒定时即可成为相干光源。,这时的光强应表达为,令,二预备知识,光程光波实际传播的路径与折射率的乘积。,光程差，在杨氏干涉的例子里，它的光程差就可以表示为,光程差对应的位相差为,获得相干光光源的两种常见方法,1.分波阵面法从同一波阵面上获取对等的两部分作为子光源成为相干光源；如杨氏实验等。,2.分振幅法当一束光投射到两种介质的分界面时，它的所有的反射光线或所有的透射光线会聚在一起时即可发生相干；如薄膜干涉等。,,单色光源,反射镜,反射镜,实验原理,1.仪器结构,2.干涉讨论非定域等倾干涉,一个点光源S发出的光束经干涉仪M2＇和M1反射后，相当于由两个虚光源S1和S2发出的相干光束，S1和S2间的距离为M1和M2＇间距两倍，将观察屏放入光场叠加区的任何位置处，都可观察到干涉条纹，这种条纹称为非定域干涉条纹。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,S,E,G1,G2,,M2,M1,M2,θ,d,2d,L,O,R,A,S1,S2,干涉讨论定域等倾干涉,采用面光源，当迈克尔逊干涉仪的反射面M1与M2′平行时可以获得等倾干涉图象，即同一级干涉条纹均对应于同一观察倾角的同心圆形图象。使M1沿光轴移动△d，将使圆心处相干光束的光程差变化2△d。若2△d△Nλ，则将观察到△N条条纹的变化（吞或吐）,由此可用来测定光波波长λ2△d/△N,,反射镜,,反射镜,单色光源,,,干涉讨论定域等厚干涉,交线两侧条纹近似为明暗两间的直线；而离交线较远处，干涉条纹将变成向外侧弯曲的月牙形。,3.非定域等倾干涉测波长,凸透镜会聚后的激光束，是一个线度小、强度足够大的点光源。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,S,E,G1,G2,,M2,M1,M2,θ,d,2d,L,O,R,A,S1,S2,,由S1S2到屏上任一点A，两光线的光程差为,通常,利用展开式,取前两项,,可将式1改写成,1,由上图的三角关系，上式可改写为,,2,略去高阶无穷小项，可得,3,当,当θ0时的光程差δ最大，即圆心所对应的干涉级别最高。转动手轮移动M2，当d增加时，相当于增大了和k相应的θ角（或圆锥角），可以看到圆环一个个从中心“涌出”；若d减小时，圆环逐渐缩小，最后“淹没”在中心处。,4,从仪器上读出△d及数出相应的N，就可以测出光波的波长λ。,,5,每“涌出”或“淹没”一个圆环，查当于S1S2的光程差改变了一个波长λ。设M2移动了△d距离，相应地“涌出”或“淹没”的圆环数为N，则有,4.实验现象,5.迈克尔逊的读数系统,主尺,粗动手轮读数窗口,微动手轮,最后读数为33.52246mm,四注意事项,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。为了使测量结果正确，必须避免引入空程，在调整好零点后，应将手轮按原方向转几圈，直到干涉条纹开始均匀移动后，才可测量。绝对不许用手触摸各光学元件，也不许用任何东西擦拭。激光不能直射入眼。光纤易断，不可压折。,