迈克尔逊干涉仪

1、迈克尔逊干涉仪目目 录录 实实 验验 目目 的的 实实 验验 原原 理理 实实 验验 内内 容容 读读 数数 方方 法法 注注 意意 事事 项项实实 验验 目目 的的u了解迈克尔逊干涉仪的结构，学习调了解迈克尔逊干涉仪的结构，学习调节和使用方法。节和使用方法。u利用点光源产生的同心圆环干涉条纹利用点光源产生的同心圆环干涉条纹测量单色光的波长。测量单色光的波长。激光器激光器d dM2SM2G1G2E1212半反射层半反射层K迈克尔逊干涉仪光路原理图迈克尔逊干涉仪光路原理图M1 点光源产生的非定域干涉条纹点光源产生的非定域干涉条纹 两个相干的单色点光源所发出的球面波在空间两个相干的单色点光源所发出

2、的球面波在空间多处相遇皆可产生干涉，此干涉不局限于某一特多处相遇皆可产生干涉，此干涉不局限于某一特定区域，称为非定域干涉。定区域，称为非定域干涉。SEG1G2M2M1M2d2dLORA点光源产生的非定点光源产生的非定域干涉计算示意图域干涉计算示意图2222212RLRdLASAScos2222dRLdLk光程差为：光程差为：由于由于Ld,将上式按级数将上式按级数展开，并略去高阶无穷小展开，并略去高阶无穷小项，可得：项，可得：=212k（明纹）（明纹）（暗纹）（暗纹）S1S2 若中心处（若中心处（=0）为明条纹，为明条纹，则：则： 若改变光程差，使中心仍为明条纹，若改变光程差，使中心仍为明条纹，

3、则：则：那么那么可得可得：由此可见由此可见,只要测出干涉仪中只要测出干涉仪中M1移动的距离移动的距离d,并数出相应的并数出相应的“吞吐吞吐”环数环数k,就可求出就可求出.1112kd 2222kd kkkddd212121121212实验现象实验现象SdCAB12DM1M2面光源产生的定域干涉条纹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。的干涉现象，称为定域干涉。1）等倾干涉）等倾干涉光程差为：光程差为：cos2sintan2cos2dddADBCAC当当d d一定时，光程差只决定于入（出）射角一定时，光程差只决定于入（出

4、）射角，干涉条纹，干涉条纹是一系列与不同倾角是一系列与不同倾角相对应的明暗相间的同心圆环条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。纹，这种相同倾角的光所产生的干涉，称为等倾干涉。面光源产生的等倾干涉面光源产生的等倾干涉2）等厚干涉）等厚干涉 当当M1、M2有一个很小的角度时，有一个很小的角度时， M1、M2之间形成楔形空气之间形成楔形空气薄层，就出现等厚干涉。这时薄层，就出现等厚干涉。这时“1”和和“2”的光程差仍然可的光程差仍然可以近似的用公式：以近似的用公式： d观察点处空气层的厚度。观察点处空气层的厚度。入射角。入射角。cos2dPSM1M212面光源

5、产生的等厚干涉面光源产生的等厚干涉当当很小时，很小时， 光程差：光程差：在在M1、M2相交处相交处d很小，很小，即：即：出现明暗相间的直条纹等出现明暗相间的直条纹等厚干涉条纹。厚干涉条纹。1cos d20d实实 验验 内内 容容 调整迈克尔逊干涉仪调整迈克尔逊干涉仪 测氦氖激光的波长测氦氖激光的波长迈克尔逊的读数系统迈克尔逊的读数系统主尺主尺粗动手轮读数窗口粗动手轮读数窗口微动手轮微动手轮最后读数为：最后读数为：33.52246mm33.52246mm注注 意意 事事 项项u转动微动手轮时，粗动手轮随之转动；但在转动转动微动手轮时，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。数前必须调整零点。u为了使测量结果正确，必须避免引入空程，在调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。涉条纹开始均匀移动后，才可测量。u绝对