迈克尔逊干涉实验思考题

大学物理实验思考题参考答案目录一、转动惯量：二、伏安法与补偿法三、混沌思考题四、半导体PN结五、地磁场六、牛顿环七、麦克尔逊干涉仪八、全息照相九、光电效应十、声速测量十一、用电位差计校准毫安表十二、落球法测量液体的黏度十三、电子束偏转与电子比荷测量十四、铁磁材料磁化特性研究十五、光栅衍射十六、电桥十七、电位差计十八、密立根油滴十九、模拟示波器二十、金属杨氏摸量二十一、导热系数二十二、分光计二十三、集成霍尔传感器特性与简谐振动一、转动惯量：1、由于采用了气垫装置，这使得气垫摆摆轮在摆动过程中受到的空气粘滞阻尼力矩降低至最小程度，可以忽略不计。

但如果考虑这种阻尼的存在，试问它对气垫摆的摆动（如频率等）有无影响？在摆轮摆动中，阻尼力矩是否保持不变？答：如果考虑空气粘滞阻尼力矩的存在，气垫摆摆动时频率减小，振幅会变小。

（或者说对频率有影响，对振幅有影响）在摆轮摆动中，阻尼力矩会越变越小。

2、为什么圆环的内、外径只需单次测量？实验中对转动惯量的测量精度影响最大的是哪些因素？答：圆环的内、外径相对圆柱的直径大很多，使用相同的测量工具测量时，相对误差较小，故只需单次测量即可。

（对测量结果影响大小）实验中对转动惯量测量影响最大的因素是周期的测量。

（或者阻尼力矩的影响、摆轮是否正常、平稳的摆动、物体摆放位置是否合适、摆轮摆动的角度是否合适等）3、试总结用气垫摆测量物体转动惯量的方法有什么基本特点？答：原理清晰、结论简单、设计巧妙、测量方便、最大限度的减小了阻尼力矩。

二、伏安法与补偿法1、利用补偿法测量电阻消除了伏安法的系统误差，还可能存在的误差包括：读数误差、计算产生的误差、仪器误差、导线阻值的影响等或其他。

2、能利用电流补偿电路对电流表内接法进行改进：三、混沌思考题1、有程序（各种语言皆可）、K值的取值范围、图 +5分有程序没有K值范围和图 +2分只有K值范围 +1分有图和K值范围 +2分2、（1）混沌具有内在的随机性：从确定性非线性系统的演化过程看，它们在混沌区的行为都表现出随机不确定性。

绪论迈克尔逊干涉仪是1883年在美物理学家迈克尔逊和莫雷合作为研究“以太”漂移而设计创造出来的精密仪器。

它利用分振幅法产生双光束以实现干涉。

迈克尔逊与其合作者用此仪器进行了三项著名实验：即迈克尔逊-莫雷实验，实验结果否定了“以太”的存在，为相对论的提出奠定了实验基础；随后将干涉仪用于光谱的精密结构的研究；利用光谱线的波长，标定标准米尺等工作，为近代物理和近代计算技术做出了重要贡献。

在实验中我们发现，用迈克尔逊干涉仪的点光源非定域干涉测氦氖激光的波长时,其值总是偏大。

本文通过对某些实验现象进行分析，找出了测量值偏大的原因是在某些区间里干涉条纹并不是严格的等倾干涉条纹。

由此本文通过公式运算与对实验现象的分析，找出了用迈克尔逊干涉仪测氦氖激光波长的最佳区间，并用实验数据进行了应证。

在以后的实验中，我们可以在此区间里进行测量，从而减小实验误差。

笔者发现，在大多数物理实验教科书中，对如何减小实验误差大都进行了罗列与叙述，但大多是从实验仪器与实验者等方面寻找问题，很少有人提及在实验中存在最佳测量区间这一问题。

笔者在实验中发现了一些异常现象，通过对象的分析，发现存在着最佳测量区间。

对迈克尔逊干涉实验的分析与讨论1 引言1881年迈克尔逊（Michelson，1852-1931）制成可以测定微小长度、折射率和光波波长的第一台干涉仪。

后来，他又用干涉仪做了3个闻名于世的重要实验：迈克尔逊-莫雷（Morley,1838-1923）“以太”漂移实验，实验结果否定了“以太”的存在，解决了当时关于“以太”的争论，并确定光速为定值，为爱因斯坦（Einstein,1879-1955)发现相对论提供了实验依据；迈克尔逊与莫雷最早用干涉仪观察到氢原子光谱中巴耳末系的第一线为双线结构，并以次推断光谱线的精确结构；迈克尔逊首次用干涉仪测得镉红线波长（λ=643.84696nm)，并用此波长测定了标准米的长度（1m=1553164.13镉红线波长)。

迈克尔逊干涉仪实验思考题迈克尔逊干涉仪是一种经典的干涉实验装置，用于测量光的干涉和波长。

以下是一些关于迈克尔逊干涉仪的实验思考题：1. 迈克尔逊干涉仪的工作原理是什么？请详细描述。

答：迈克尔逊干涉仪包括一个光源、一个分光镜和两个反射镜。

光源发出的光通过分光镜分成两束，一束直接射向一个反射镜，另一束照射到另一个反射镜后再反射回来。

两束光在分光镜处再次相遇，并会产生干涉。

干涉光会通过分光镜的两个出射口分别传到两个接收屏上，形成干涉图样。

根据干涉图样的变化，可以测量光源发出的光的干涉和波长。

2. 迈克尔逊干涉仪可以用来测量光的波长吗？如果可以，请描述具体的测量步骤。

答：是的，迈克尔逊干涉仪可以用来测量光的波长。

具体的测量步骤如下：(1) 调节迈克尔逊干涉仪使两束光在干涉处相遇，观察干涉图样。

(2) 微调一个反射镜，使干涉图样发生移动，然后移动接收屏，使干涉图样回到原来的位置。

(3) 测量接收屏移动的距离，并记录下来。

(4) 根据接收屏移动的距离和光的干涉公式，可以计算出光的波长。

3. 迈克尔逊干涉仪在什么条件下产生干涉？请解释原因。

答：迈克尔逊干涉仪在两束光的相干性比较好的条件下才能产生干涉。

两束光的相干性好意味着它们具有一致的波长、相同的频率和相同的相位。

只有这样，两束光才会发生干涉，干涉图样才能形成。

4. 迈克尔逊干涉仪的哪些因素会影响干涉图样的形状？答：迈克尔逊干涉仪的干涉图样受到多种因素的影响，主要包括：(1) 光源的波长和相干性：不同波长的光源会产生不同的干涉图样，相干性差的光源可能无法产生明显的干涉图样。

(2) 分光镜和反射镜的质量和稳定性：分光镜和反射镜的表面平整度和反射率会影响干涉图样的清晰度和亮度。

(3) 干涉仪的调节和稳定性：干涉仪调节的角度和位置精度越高，干涉图样的形状就越理想。

(4) 外界环境因素：如温度、湿度和空气流动等，都会对干涉图样的形状产生一定影响。

这些是一些迈克尔逊干涉仪实验的思考题，通过对这些问题的了解，可以更好地理解迈克尔逊干涉仪的工作原理和应用。

实验十六 迈克尔逊干涉仪的调整与应用光的干涉现象是光的波动性的一种表现，是物理光学的重要研究对象之一。

迈克尔逊干涉仪是美国物理学家A.A.Michelson 在1881年为研究“以太”漂移而精心设计的，它是一种利用分割光波振幅的方法实现干涉的精密光学仪器，在近代物理和计量技术中有着广泛的应用。

例如，可用迈克尔逊干涉仪测量光波的波长、微小长度、光源的相干长度，用相干性较好的光源可对较长的长度作精密测量，以及可用它来研究温度、压力对光传播的影响等。

【实验目的】1．掌握迈克尔逊干涉仪的工作原理和结构，学会它的调整方法和技巧；2．了解等倾干涉条纹与等厚干涉条纹形成的条件和变化规律； 3．学会用迈克尔逊干涉仪测量单色光波长； 4．（选做）测量钠黄光双线的波长差、钠光的相干长度； 5．（选做）学会用迈克尔逊干涉仪测量透明玻璃板的厚度。

【实验仪器】迈克尔逊干涉仪、Ne He 激光器、钠光灯、白光光源、毛玻璃、扩束镜等。

【实验原理】1. 迈克尔逊干涉仪的光路迈克尔逊干涉仪有多种多样的形式，其基本光路如图5.16.1所示。

从光源S 发出的一束光，在分束镜A 的半反射面M 上被分成光强近似相等的反射光束1和透射光束2。

反射光束1射出A 后投向反射镜2M ，反射回来再穿过A ；光束2经过补偿板B 投向反射镜1M ，反射回来再通过B ，在半反射面M 上反射。

于是，这两束相干光在空间相遇并产生干涉，通过望远镜或人眼可以观察到干涉条纹。

补偿板B 的材料和厚度都和分束镜A 相同，并且与分束镜A 平行放置，其作用是为了补偿反射光束1因在A 中往返两次所多走的光程，使干涉仪对不同波长的光可以同时满足等光程的要求。

2. 等倾干涉图样(1) 产生等倾干涉的等效光路S1M 图5.16.1 迈克尔逊干涉仪光路图如图 5.16.2所示（图中没有绘出补偿板B ），观察者自O 点向2M 镜看去，除直接看到2M 镜外，还可以看到1M 镜经分束镜A 的半反射面M 反射的像1M '。

对迈克尔逊干涉仪实验中几个问题的讨论2008.12.17对迈克尔逊干涉仪实验中几个问题的讨论摘要：采用光路分析等方法对迈克尔逊干涉仪的原理、干涉条纹图样等问题进行了讨论。

两反射面的距离和方位是解决问题的两个主要方面。

并对迈克尔逊干涉仪调节过程中出现的几种特殊现象进行解释。

关键词：迈克尔逊干涉仪；干涉条纹；分光板；位置迈克尔逊干涉仪是物理实验中观察和研究光的干涉现象、测定光的波长等实验常用的精密仪器。

迈克尔逊干涉仪设计精巧、光路直观。

但调节过程中由于干涉条件的变化，常常会出现一些不是实验所要求的多变的图象，如干涉圆环不完整、圆心偏移等。

在实验教学中，现行一些教材对这些问题的讲述一般都较少，或者分析不够直观、明了。

因此在调节过程中实验者往往会遇到一些问题而且处理起来有一定的难度。

本文针对实验教学中存在的这些问题从光路分析和数据分析的角度入手进行了不同角度的分析。

1、迈克尔逊干涉仪原理简述迈克尔逊干涉仪的原理见图l。

光源S发出的光束射到分光板G1上，光束在G1上反射和透射，被分成光强接近相等、并相互垂直的两束光。

这两束光分别射向两平面镜M1 和M2 ，经它们反射后又返回到分光板G1 ，再由G1出射到光屏E处，从而得到清晰的干涉条纹。

2、干涉图样不清楚实验中有时会发现干涉图样看起来会不清晰，这主要存在以下两方面的原因：(1)M1 与M2 相距较远，超过光源光波长的相干长度。

由上述迈克尔逊干涉仪光路图可知，光线1与光线2为同一光源产生的两相干光，经过反射后在E处产生干涉。

但是，若光源光波长的相干长度大于2d，由于光波是由一系列的波列组成，此时的两束光已经不再属于同一波列，不能满足相干光的条件，故不会产生干涉。

当M1 与M2’相距较远时，圆环会变密变细。

如果光源为钠光光源，继续调动转轮，使得M1 与M2’的距离不断增大，且当距离增大到一定程度时，就会发现干涉图形变得模糊起来，进一步增大两板间的距离，则会使干涉图样消失，这是由于此时两板距离已经超过了光的相干长度。

2012大学生物理实验研究论文对迈克尔逊干涉仪实验的一些思考与改进（东南大学 吴健雄学院，南京 211189）摘 要： 在做迈克尔逊干涉仪的实验时，调节1M 、2M 平行使两组光点中最亮的重合，但是在光屏上看不到干涉图样，就此进行了分析。

同时，利用数字电路中计数器的原理，作者对测量单色光波长的步骤中计数圆环的圈数作了改进。

关键词： 迈克尔逊干涉仪；干涉图样；数字逻辑电路Some thoughts and improvements on the experimentof Michelson InterferometerJi Hangwei(Chien-shiung Wu College ,Southeast University, Nanjing 211189)Abstract: When doing the experiment of Michelson Interferometer , we can ’t find the interference pattern. The author referredto some reference books and made some analysis. At the same time, the author made some improvements on measuring the wavelength of the laser by knowledge of digital logic circuit.key words: Michelson Interferometer; Interference pattern; digital logic circuit光学实验仪器一般都比较精密，调节要求高，难度大。

在做迈克尔逊干涉仪的实验中，我们也遇到了很多困难。

使用逐次逼近的方法调节光屏上的光点使其重合时，却无法观测到干涉图样。

我对此进行了资料查阅和分析。

2008年9月第13卷第5期 西　安　邮　电　学　院　学　报JOURNAL OF XI ’AN UN IV ERSIT Y OF POST AND TEL ECOMMUN ICA TIONS Sep.2008Vol 113No 15收稿日期:2008-03-13基金项目:西安邮电学院青年教师科研基金赞助项目(105-0431)作者简介:孙宇航(1980-),男,辽宁铁岭人,西安邮电学院应用数理系助教。

迈克尔逊干涉仪实验中易出现的问题之探讨孙宇航(西安邮电学院应用数理系,陕西西安　710121)摘要:迈克尔逊干涉仪实验是大学物理实验课程中重要的实验之一,由于教材描述比较简单,学生在调节迈克尔逊干涉仪时经常会遇到各种各样的困难。

本文对在迈克尔逊干涉仪的调节和使用中易出现的几个问题进行了细致的分析和探讨,并给出了解决方案。

关键词:迈克尔逊干涉仪;等倾干涉;干涉条纹中图分类号:O433 文献标识码:A 文章编号:1007-3264(2008)05-0153-02引言迈克尔逊干涉仪设计精巧、光路直观,结构精密复杂。

迈克尔逊干涉仪实验可以加深学生对光的等厚干涉和等倾干涉的理解,是大学物理实验课程中重要的实验之一[1]。

在实验教学中,由于教材描述比较简单,学生未能全面掌握实验原理及调节技巧,遇到问题进行分析和处理有一定难度。

本文针对实验教学中常出现的问题进行了分析和探讨,并提出了相应的解决方案。

1　实验原理测定透明介质的折射率的迈克尔逊干涉仪光路系统如图1所示[2]。

其中M 1、M 2是一对精密磨光的平面反射镜,M 1位置是固定的,M 2可沿导轨前后移动,G 1、G 2是厚度和折射率都完全相同的一对平行玻璃板,与M 1、M 2均成45°角。

G 1的一个表面镀有半透半反膜A 。

激光光源S 发出的光通过G 1到达半透半反膜A ,被A 分成相互垂直的两束光(1)和(2)。

透射光(1)经过G 2被M 1反射再次经过G 2后被A 反射到达E 处。

一、 等倾干涉的特‎点00222cos 2λλk i h n L =+=∆（a ） 干涉条纹为同‎心圆环（b ） 中心条纹的干‎涉级数高（c ） 厚度增大，条纹外涌： 中心点：220λλN n k h =∆=∆二、 迈克尔逊干涉‎仪是如何发明‎的？是用来干什么‎的？以太漂移实验‎迈克尔逊的名‎字是和迈克尔‎逊干涉仪及迈‎克尔逊－莫雷实验联系‎在一起的，实际上这也是‎迈克尔逊一生‎中最重要的贡‎献。

在迈克尔逊的‎时代，人们认为光和‎一切电磁波必‎须借助绝对静‎止的“以太”进行传播，而“以太”是否存在以及‎是否具有静止‎的特性，在当时还是一‎个谜。

有人试图测量‎地球对静止“以太”的运动所引起‎的“以太风”，来证明以太的‎存在和具有静‎止的特性，但由于仪器精‎度所限，遇到了困难。

麦克斯韦曾于‎1879年写‎信给美国航海‎年历局的D.P.托德，建议用罗默的‎天文学方法研‎究这一问题。

迈克尔逊知道‎这一情况后，决心设计出一‎种灵敏度提高‎到亿分之一的‎方法，测出与有关的‎效应。

1881年他‎在柏林大学亥‎姆霍兹实验室‎工作，为此他发明了‎高精度的迈克‎尔逊干涉仪，进行了著名的‎以太漂移实验‎。

他认为若地球‎绕太阳公转相‎对于以太运动‎时，其平行于地球‎运动方向和垂‎直地球运动方‎向上，光通过相等距‎离所需时间不‎同，因此在仪器转‎动90°时，前后两次所产‎生的干涉必有‎0.04条条纹移‎动。

迈克尔逊用最‎初建造的干涉‎仪进行实验，这台仪器的光‎学部分用蜡封‎在平台上，调节很不方便‎，测量一个数据‎往往要好几小‎时。

实验得出了否‎定结果。

改进仪器1884年在‎访美的瑞利、开尔文等的鼓‎励下，他和化学家莫‎雷（Morley ‎,Edward ‎ Willia ‎ms ，1838～1923）合作，提高干涉仪的‎灵敏度，得到的结果仍‎然是否定的。

1887年他‎们继续改进仪‎器，光路增加到1‎1米，花了整整5天‎时间，仔细地观察地‎球沿轨道与静‎止以太之间的‎相对运动，结果仍然是否‎定的。

绪论迈克尔逊干涉仪是1883年在美物理学家迈克尔逊和莫雷合作为研究“以太”漂移而设计创造出来的精密仪器。

它利用分振幅法产生双光束以实现干涉。

迈克尔逊与其合作者用此仪器进行了三项著名实验：即迈克尔逊-莫雷实验，实验结果否定了“以太”的存在，为相对论的提出奠定了实验基础；随后将干涉仪用于光谱的精密结构的研究；利用光谱线的波长，标定标准米尺等工作，为近代物理和近代计算技术做出了重要贡献。

在实验中我们发现，用迈克尔逊干涉仪的点光源非定域干涉测氦氖激光的波长时,其值总是偏大。

本文通过对某些实验现象进行分析，找出了测量值偏大的原因是在某些区间里干涉条纹并不是严格的等倾干涉条纹。

由此本文通过公式运算与对实验现象的分析，找出了用迈克尔逊干涉仪测氦氖激光波长的最佳区间，并用实验数据进行了应证。

在以后的实验中，我们可以在此区间里进行测量，从而减小实验误差。

笔者发现，在大多数物理实验教科书中，对如何减小实验误差大都进行了罗列与叙述，但大多是从实验仪器与实验者等方面寻找问题，很少有人提及在实验中存在最佳测量区间这一问题。

笔者在实验中发现了一些异常现象，通过对象的分析，发现存在着最佳测量区间。

对迈克尔逊干涉实验的分析与讨论1 引言1881年迈克尔逊（Michelson，1852-1931）制成可以测定微小长度、折射率和光波波长的第一台干涉仪。

后来，他又用干涉仪做了3个闻名于世的重要实验：迈克尔逊-莫雷（Morley,1838-1923）“以太”漂移实验，实验结果否定了“以太”的存在，解决了当时关于“以太”的争论，并确定光速为定值，为爱因斯坦（Einstein,1879-1955)发现相对论提供了实验依据；迈克尔逊与莫雷最早用干涉仪观察到氢原子光谱中巴耳末系的第一线为双线结构，并以次推断光谱线的精确结构；迈克尔逊首次用干涉仪测得镉红线波长（λ=643.84696nm)，并用此波长测定了标准米的长度（1m=1553164.13镉红线波长)。

迈克尔逊干涉仪实验报告思考题篇一：迈克尔逊干涉仪实验思考题1. 实验中毛玻璃起什么作用？为什么观察等倾干涉条纹要用通过毛玻璃的光来照明？等倾干涉的条纹级次只与入射光的角度相关（因为d不变），不同入射角对应不同的光程差，相同入射角对于相同光程差，也就对于相同的明暗条纹，与光源的位置无关，因此面光源照明时，面光源上各个点源都形成一套条纹且条纹明暗大小一致而且互不错位，它们的非相干叠加的结果是使条纹的明暗对比增强，利于观测。

??目前实验的光源一般为激光器，用它产生等倾条纹时，人们嫌它发出的激光方向性太好，不能呈现完满的等倾条纹，为此在光路中有意加入毛玻璃作为散射板，将定向激光光束转化为扩展光源2. 迈克尔逊干涉仪常被用来测量空气的折射率。

请说明测量原理并导出测量公式。

若将短焦距的发散激光束入射至迈克尔逊干涉仪，经M1、M2反射后，相当于由两个相干性极好的虚光源S1和S2发出的球面波前形成的干涉。

由于在M2与接收屏之间的空间中传播的光波处处相干，故干涉图象的形状与接收屏的位置和取向有关。

当M2平行于M1’，接收''SSSS2时，条纹为椭圆簇或直线簇；此121屏垂直于时，条纹为同心圆环；当接收屏不垂直外，干涉环的吞吐，移动的规律与等倾干涉时相同。

在调出非定域圆条纹的基础上，将小气室插入到图1所示的位置中，把小气室加压，使气压变化?P1，从而使气体的折射率改变?n。

当气室内压逐渐升高时，气室所在范围内光程差变化2D?n，在白屏上可观察到干涉条纹也在不断变化，记下干涉条纹变化的总数N条，则有2D?n?N?，得式中D为小气室的厚度。

理论可以证明，当温度一定时，气压不太高时，气体折射率的变化量?n与气压的变化量P成正比：n?1?n???p常数 pn?1?故将（1）式代入上式可得： ?nP?Pn?1?N?P?2D?P (2)公式(2)给出了气压为P时（实验中如有测量，则以测量为准；如没有测量则以一个标准大气压为准）的空气折射率n，例如令P=760mmHg(即一个大气压)代入（2）式，就可求出N?一个大气压下的空气折射率n0。

迈克尔逊干涉仪实验1. 观察点光源非定域干涉时，屏上只看到一大片光斑，看不到干涉条纹，怎么办？移走扩束镜，调节激光管方位，配合调M1、M2后螺钉，使由M1、M2反射的最亮光点能大致回到激光管中，此时入射光与分光板成45°角。

然后重新微调M1、M2后面的螺钉，使得屏上两排光点中最亮光点完全重合，重合的标准是最亮光点中出现细条纹（其它光点也有细条纹），再放上扩束镜，屏上必看到干涉条纹。

2. 观察点光源非定域干涉时，屏上只看到干涉圆弧，没看到干涉圆环，怎么办？调节水平拉簧螺钉和垂直拉簧螺钉，使干涉条纹往变粗变稀方向移动，必可调出干涉圆环的圆心。

3. 调节微调旋钮时，没看到圆环“冒出”或“缩进”，怎么办？原因：可能是微调旋钮与移动可动镜M1的精密丝杆之间出现了“滑丝”。

办法：可调节粗调大手轮，使M1重新移到一个粗调位置，再使微调手轮多转几圈，确保微动鼓轮螺帽与螺杆间无间隙（空程误差），转动微动鼓轮，必可看到圆环“冒出”或“缩进”现象。

每次正式测量读数前，为防止空程误差，也应使微动鼓轮多转几圈，看到圆环“冒”或“缩”时才往一个方向转动读数，中途中微动鼓轮不能反转。

4. 如何对M1位置进行读数？该读数由三部分组成：①标尺读数，只读出整毫米数即可，不需估读；②粗调大手轮读数，直接由窗口读出毫米的百分位，也不需估读；③微动鼓轮读数，由微动鼓轮旁刻度读出，需要估读一位，把读数（格数）乘10-4即毫米数。

M1位置读数为上三读数之和。

5.什么是定域干涉？什么是非定域干涉？干涉条纹是定域还是非定域的，取决于光源的大小。

如果是点光源，条纹是非定域的，在平面镜M1M2反射光波重叠区域内都能看到干涉条纹。

如果在扩束镜与分光板间放一毛玻璃，则点光源发出的球面波经毛玻璃散射成为扩展面光源，条纹则是定域干涉（等倾干涉条纹）。

6.迈克耳逊干涉仪中补偿板、分光板的作用是什么？分光板是后表面镀有半反射银膜的玻璃板，激光入射后经半反射膜能分解为两束强度近似相等光线。

对迈克尔逊干涉仪实验中几个问题的讨论
迈克尔逊干涉仪是一种用来测量光的干涉现象的仪器。

它由一束光经过一个半透镜后分成两束，分别经过两个互相垂直的光路，然后再通过另一个半透镜汇聚到一起，形成干涉图样。

在实验中，我们可以通过观察干涉图样的变化来了解光的性质。

在迈克尔逊干涉仪实验中，可以讨论以下几个问题：
1. 干涉图样的变化：当两束光的路径不同或光程差改变时，干涉图样会发生变化。

当两束光的相位差为整数倍的波长时，干涉是有利相长干涉，形成明纹；当相位差为奇数倍的波长时，干涉是相消干涉，形成暗纹。

通过观察干涉图样的变化，我们可以推断光的波长和路径差的大小。

2. 干涉条纹的密度：干涉条纹的密度与光的波长和路径差有关。

当路径差增大时，干涉条纹的间距也会增大，条纹变得稀疏；当路径差减小时，干涉条纹的间距减小，条纹变得密集。

因此，通过测量干涉条纹的密度，我们可以计算出路径差的变化量。

3. 干涉仪的应用：迈克尔逊干涉仪在科学研究和工程技术中有广泛的应用。

例如，它可以用来测量光的波长，评估光学元件（如镜面和透镜）的质量，检测光学薄膜的厚度和折射率等。

此外，迈克尔逊干涉仪还可以用于激光测距、光速测量、光学相干断层扫描等领域。

通过对迈克尔逊干涉仪实验中的几个问题的讨论，我们可以更好地理解和应用光的干涉现象。

迈克尔逊干涉仪实验常见问题的分析与处理陈莹梅,陈国强,黄世光(韶关学院信息工程学院,广东韶关512005)摘要:针对在迈克尔逊实验教学中学生对等倾干涉判断不准确、等倾干涉圆环的调节过程欠当和干涉条纹“冒出”与“陷入”的问题进行分析,提出了解决方案.关键词:迈克尔逊干涉仪;干涉条纹;等倾干涉中图分类号:O4-33 文献标识码:A 文章编号:1007-5348(2005)03-0130-04迈克尔逊干涉仪是物理实验中观察和研究光的干涉现象、测定光的波长等实验的常用精密仪器.仪器设计精巧、光路直观,其调整方法具有典型性,在实验教学中,由于教材对其描述比较简单,学生未能全面掌握实验原理及调节技巧,遇到问题进行分析和处理有一定的的难度.本文针对实验教学中常出现的问题进行分析和探讨,并提出相应解决方案.1实验原理迈克尔逊干涉仪的光路原理如图1所示,从点光源S 发出的光,被倾斜角为45°的分光板G 1分成振幅接近相等的相互垂直的反射光①和透射光②,反射光①近于垂直地入射到可移动平面镜M 1后沿原路透过G 1达到观察屏E 处;透射光②透过补偿板G 2后近于垂直地入射到固定平面反射镜M 2原路返回,由分光板G 1反射达到E ,两束光线有相同的媒质经历.这样,两束光线的光学特性完全相同,反射光①和透射光②的光程差不同,具备相干特性;经观察者的眼睛叠加就能形成干涉条纹.因M 2被G 1的半反射镜反射成虚像M ′2于M 1附近,故来自M 1和M 2的反射就相当于来自M 1和M ′2的反射,干涉仪所产生的干涉与厚度为d 的空气膜所产生的干涉一样.如图2所示,其中d 为平面镜M 1和虚平面镜M ′2之间的间距. 图1　迈克尔逊干涉仪的光路原理图 图2　等倾干涉原理图当d 的厚度一定时,两光程差决定于入射角i ,凡以相同倾角i 入射的光经薄膜的上、下表面反射后产收稿日期:2004-10-09作者简介:陈莹梅(1959—),女,广东潮州人,韶关学院信息工程学院实验师,主要从事物理实验教学.2005年3月韶关学院学报(自然科学版) Mar.2005第26卷　第3期Journal of Shaoguan University (Natural Science ) V ol.26　N o.3生的相同光束具有相干的光程差,从而对应于干涉图样中的一级条纹.若用透镜L 1把光会聚,则在透镜L 1的焦平面上形成一个以透镜焦点为圆心的一组明暗相间的同心圆环,通常将其称之为等倾干涉条纹[1].2常见问题的分析与处理2.1等倾干涉的判断不准确的分析处理迈克尔逊干涉仪是精密的光学测量仪器,干涉条纹的正确判断关系到实验数据的精确度,严格的等倾干涉要求移动平面镜M 1和虚平面镜M ′2严格平行,当入射角i =0时,光程差最大,圆环的圆心对应的条纹级数最高,由里向外条纹级数依次减小.当移动透镜L 1的光轴,干涉条纹中心仅随L 1光轴的中心移动而移动,干涉条纹的级次并不发生变化.即观测者眼睛在视场中移动时,干涉圆环的环心没有圆环“冒出”或“陷入”.然而学生在调节等倾干涉条纹时,常以为视场中出现的同心圆环就是等倾干涉条纹,这种判断是不准确的.因为,同心干涉圆环并不一定是严格的等倾干涉,若此时观测者的眼睛上下左右移动时,干涉圆环的环心有圆环“冒出”或“陷入”的现象,则说明圆环中心的干涉级次发生了变化.此时的同心圆干涉条纹并不是严格的等倾干涉,而是等厚干涉条纹[2].产生这种现象的原因是两反射镜M 1与M 2不严格垂直,在移动镜片M 1与虚平面镜M ′2之间形成很小的楔角α,如图3所示. 图3　动镜和定镜的虚像所构成的楔角 图4　等倾干涉条纹当眼睛在视场移动时,移动镜M 1与虚平面镜M ′2之间的距离随之变化,由于中心的级次高,中心的级次随两镜片的间距的变化而变化.当眼睛向右移时,就会看到干涉圆环的环心有圆环“陷入”;向左移时就看到干涉圆环的环心有圆环条纹“冒出”.解决问题的方法是先调出干涉圆环,然后在视场中上下左右移动眼睛,观察干涉圆环中心是否有圆环“冒出”或“陷入”的现象,若有圆环“冒出”或“陷入”则应再仔细、缓慢地调节M 2的微调螺丝,直到干涉圆环的环心仅随眼睛上下左右移动而动,没有“冒出”或“陷入”的现象出现时,观察的干涉圆环条纹才是严格的等倾干涉,如图4所示.2.2　调节等倾干涉圆环的过程缺乏技巧光学仪器的调节是一个精细的工作,教学中要求学生在短时间内正确快捷地调节出等倾干涉条纹有一定的难度,教材对调节中可能出现的情况无详细的叙述,学生在调节的过程中,对出现如下问题:(1)视场中出现明亮,但无干涉条纹出现,如图5(a );(2)视场中出现弯曲的条纹,如图5(b );(3)视场中出现的干涉图样太少,如图5(c );(4)视场中出现直线与双曲线的条纹,如图5(d )的调节关键把握不准。

专业学号姓名
六思考题
1．调节迈克尔逊干涉仪时看到的亮点为什么是两排而不是两个?两排亮点是怎样形成的? 答：因为该实验用到两个玻璃板，即分光板和补偿板，而这两个玻璃板有4个面，激光光纤作为点光源发出的光惊4个面发射后应形成4个虚象，经两个反光镜后再次成像，所以是两排光点，每排有若干虚光点
2．调节激光的干涉条纹时，如已确使针孔板的主光点重合，但条纹并未出现，试分析可能产生的原因。

答：两排主光点是点光源经玻璃板和反光镜两次成像后的像，所以只有对应的主光点对齐，才能出现干涉条纹。