迈克尔逊干涉仪.ppt

1迈克尔逊干涉仪大学物理实验指导教师:尹会听 662547 2实验简介迈克尔逊干涉仪是 1881 年美国物理学家迈克尔逊与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。迈克尔逊干涉仪结构简单、光路直观、精度高,其调整和使用具有典型性,根据迈干仪基本原理发展的精密干涉测量仪器已经广泛应用于生产和科研领域。因此,了解它的基本结构,掌握其使用方法很有必要。 3实验目的?了解迈克尔逊干涉仪的结构原理和调节方法; ?观察等倾干涉等厚干涉现象; ?测量氦氖激光的波长(钠光双线波长差、相干长度等)。 4实验仪器激光器光源分光板补偿板扩束镜反射镜 M 1反射镜 M 2观察屏 M 2移动导轨 52G 1G 1M 2M补偿板' 2M 迈克耳逊干涉仪产生的干涉,与 M 1、M 2之间的空气薄膜产生的干涉一样。迈克尔逊干涉仪光路原理图迈克尔逊干涉仪光路原理图 d1 1 ’ 22 ’半透半反膜实验原理激光光源扩束器 6 2d d M 1 Z'2M M 2 S 1S 2 ‘Or P G 1kr 用面光源照射,当 M 1∥ M 2 时,被 M 1、M 2 反射的两束光互相平行,若用透镜接收这两束光,则这两束光在透镜的焦平面上相遇发生干涉,其光程差为: ??????????明纹暗纹 2 )2( 2 )12( cos 2???K Kid K实验原理由此可知:在 d一定时,倾角相同的入射光束,对应同一级干涉条纹,因此称为等倾干涉,倾角干涉条纹为一组同心圆。用聚焦于无穷远的眼睛直接观察或放置一会聚透镜, 在其后焦平面上用观察屏可观察到等倾干涉条纹。 7 波长的测量?对K级明纹有:?当K值一定时, ? ; ?中心条纹: ? ; 则有?N---- “冒出”或“缩进”条纹数; ?Δd---M 1、M 2 ’间距的改变?注意:我们读出来的数据是放大了 20倍的, 所以在处理数据时,公式变成: ??Kid K?? cos 2 条纹“缩进”?????? KKiid cos 条纹“冒出”?????? KKiid cosN dNd ????? 22 ??)(2 0 此时干涉级数最大, ?kdi K??,条纹改变一级每增加 2 ?dN10 N20 220 12ddN d???????? 2d d M 1 Z'2M M 2 S 1S 2 ‘Or P G 1kr 8 条纹特点?1、i越小,级次越大, i=0 时级次最高; ?2、d增加时条纹涌出, d减小时条纹淹没。针对 i=0 的中央条纹,当 d增加(减小)半个波长时,便有一个条纹涌出(淹没)。设涌出或淹没的条纹数N,则λ=2Δd/N ; ?3、d增大时条纹变细变密, d减小时条纹变粗变疏。 2 cos K d i K ? ?? ? 9 等倾干涉条纹' 1M 2M' 1M 2M 与重合' 1M 2M' 1M 2M ' 1M 2M 10