迈克尔逊干涉仪

迈克尔逊干涉仪实验报告一、实验目的1、了解迈克尔逊干涉仪的结构和工作原理。

2、观察等倾干涉和等厚干涉条纹，加深对干涉现象的理解。

3、学会使用迈克尔逊干涉仪测量光波的波长。

二、实验原理迈克尔逊干涉仪是一种分振幅双光束干涉仪，其光路图如下图所示：此处可插入迈克尔逊干涉仪光路图光源 S 发出的光经过分光板 G1 分成两束光，一束光反射后到达反射镜 M1，另一束光透射后到达反射镜 M2。

两束光分别被 M1 和 M2反射后，再次回到分光板 G1，并在观察屏 E 处相遇发生干涉。

当 M1 和 M2 严格垂直时，观察到的是等倾干涉条纹。

此时，两束光的光程差为：＄＼Delta ＝ 2d\cos\theta$其中，d 为 M1 和 M2 之间的距离，θ 为入射光与 M1 或 M2 法线的夹角。

当光程差满足：＄＼Delta ＝ k\lambda$ （k 为整数）时，出现亮条纹；当光程差满足：＄＼Delta ＝（k ＋＼frac{1}｛2}）＼lambda$时，出现暗条纹。

当 M1 和 M2 不严格垂直时，观察到的是等厚干涉条纹。

此时，两束光的光程差主要取决于 M1 和 M2 之间的距离变化。

三、实验仪器迈克尔逊干涉仪、HeNe 激光器、扩束镜、毛玻璃屏等。

四、实验步骤1、仪器调节调节迈克尔逊干涉仪的底座水平，使干涉仪处于水平状态。

调节 M1 和 M2 背后的三个微调螺丝，使 M1 和 M2 大致垂直。

打开 HeNe 激光器，使激光束经过扩束镜后均匀地照射在分光板G1 上，并在毛玻璃屏上看到清晰的光斑。

调节 M1 或 M2 的位置，使屏上出现圆形的等倾干涉条纹。

2、观察等倾干涉条纹仔细调节 M1 或 M2 的位置，使干涉条纹清晰、对比度高。

观察条纹的形状、疏密和级次分布，记录条纹的变化情况。

3、测量光波波长沿某一方向缓慢移动 M1，观察条纹的“冒出”或“缩进”现象，并记录条纹变化的条数 N 和 M1 移动的距离Δd。

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。

迈克尔逊干涉仪误差分析1. 引言迈克尔逊干涉仪是一种常用于测量光程差的仪器，在各种光学实验和精密测量中广泛应用。

然而，由于各种原因，干涉仪的测量结果可能会受到误差的影响。

了解和分析这些误差对于准确测量和理解干涉现象至关重要。

2. 波长误差迈克尔逊干涉仪基于光的干涉现象，而光的波长是干涉仪测量的重要参数之一。

如果波长误差较大，将导致测量结果的不准确性。

波长误差可能来自于光源的波长不精确、干涉物镜的折射率误差等因素。

因此，在使用干涉仪进行测量之前，必须对光源和干涉物镜的波长进行精确校准。

3. 角度误差迈克尔逊干涉仪中的平台、反射镜等部件的角度误差会导致干涉现象的变化。

这些角度误差可能来自于仪器制造过程中的加工精度问题，或者在使用过程中由于机械振动等外部因素导致。

角度误差将引起光束的偏转，进而影响干涉图样的清晰度和位置。

因此，在使用干涉仪进行测量时，必须对仪器的角度进行精密校准和调整。

4. 环境误差迈克尔逊干涉仪对环境条件非常敏感。

例如，温度的变化会导致光路长度的改变，从而影响干涉现象的测量结果。

此外，空气中的振动、湿度等因素也会对干涉仪的测量结果产生影响。

为了减小环境误差的影响，需要在实验室中提供稳定的温度和湿度环境，并使用隔音装置来减小振动干扰。

5. 光学元件误差迈克尔逊干涉仪中使用的光学元件如分光镜、反射镜等都有一定的制造误差。

这些误差会导致光束的不均匀分布和偏移，从而影响干涉图样的形状和位置。

为了降低光学元件误差对测量结果的影响，需要选择质量优良的光学元件，并进行严格的质量控制。

6. 其他误差除了以上几种常见的误差来源外，还有一些其他因素可能对迈克尔逊干涉仪的测量结果产生影响。

例如，光源的强度波动、光电探测器的灵敏度误差等都可能导致测量结果的偏差。

在实际测量过程中，需要注意并排除这些潜在误差源的影响。

7. 误差分析与优化对迈克尔逊干涉仪的误差进行分析和优化是实现准确测量和高精度实验的关键。

通过定量分析不同误差源的影响，可以制定相应的措施来降低误差。

迈克尔逊干涉仪是利用干涉条纹精确测定长度或长度改变的仪器.它是迈克尔逊在1881年设计成功的。

迈克尔逊和莫雷应用该仪器进行了测定以太风的著名实验.后人根据此种干涉仪研制出各种具有实用价值的干涉仪。

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⏹光程差与相位差的变换关系为：⏹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；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。

⏹迈克尔逊干涉仪的结构和工作原理G2是一面镀上半透半反膜，M1、M2为平面反射镜，M1是固定的，M2和精密丝相连，使其可前后移动，最小读数为10-4mm，可估计到10-5mm, M1和M2后各有几个小螺丝可调节其方位。

当M2和M1’严格平行时，M2移动,表现为等倾干涉的圆环形条纹不断从中心“吐出”或向中心“消失”。

两平面镜之间的“空气间隙”距离增大时，中心就会“吐出”一个个条纹；反之则“吞进”一个个条纹。

M2和M1’不严格平行时，则表现为等厚干涉条纹，M2移动时，条纹不断移过视场中某一标记位置，M2平移距离d 与条纹移动数N 的关系满足。

迈克尔逊干涉仪示意经M2反射的光三次穿过分光板，而经M1反射的光只通过分光板一次.补偿板就是为了消除这种不对称而设置的.在使用单色光源时，补偿板并非必要，可以利用空气光程来补偿；但在复色光源时，因玻璃和空气的色散不同，补偿板则是不可缺少的。

若要观察白光的干涉条纹，两相干光的光程差要非常小，即两臂基本上完全对称，此时可以看到彩色条纹；若M1或M2稍作倾斜，则可以得到等厚的交线处（d=0）的干涉条纹为中心对称彩色直条纹，中央条纹由于半波损失为暗条纹。

迈克尔逊干涉仪的原理与应用迈克尔逊干涉仪是一种常见的光学仪器，它基于干涉现象，能够精确测量光的波长和长度。

这个仪器的原理和应用领域非常广泛，涉及到光学、物理学、精密测量等领域。

迈克尔逊干涉仪的原理非常简单，它由一个光源、半反射镜、全反射镜和光探测器组成。

光源发出一束光，经过半反射镜后分成两束光，一束光传播向全反射镜，另一束光则向另一个方向传播。

这两束光分别在全反射镜上反射后再次合并在一起。

当两束光重新相遇时，它们会产生干涉现象。

光的波长和全反射镜和光源之间的距离会影响干涉程度，从而可以通过测量干涉程度来得到光的波长和长度。

迈克尔逊干涉仪的应用非常广泛。

首先，它可以用来测量光的波长。

通过调整全反射镜和光源之间的距离，可以精确测量光的波长。

这对于光学研究和应用非常重要，可以帮助人们更好地理解和利用光的性质。

此外，迈克尔逊干涉仪还可以用来测量物体的长度。

在迈克尔逊干涉仪中，当全反射镜和光源之间的距离发生微小改变时，干涉程度也会发生变化。

通过测量干涉程度的变化，可以精确测量物体的长度。

这对于精密测量和精密加工技术非常重要，可以帮助人们制造更精确的产品。

除了上述应用之外，迈克尔逊干涉仪还可以用于其他领域。

例如，它可以用于测量光学元件的透明度和折射率。

通过调整全反射镜和光源之间的距离，可以测量光通过光学元件后的干涉程度，从而得到透明度和折射率的信息。

此外，迈克尔逊干涉仪还可以用于测量空气中的压力和湿度。

当光通过空气时，其折射率会受到压力和湿度的影响。

通过测量光的干涉程度，可以反推出空气中的压力和湿度。

这对于气象学和大气科学研究非常重要。

总之，迈克尔逊干涉仪是一种非常重要的光学仪器，它的原理和应用非常广泛。

通过测量干涉程度，可以精确测量光的波长和物体的长度。

此外，它还可以用于测量光学元件的透明度和折射率，以及空气中的压力和湿度。

这些应用对于光学研究、精密测量和科学研究都具有重要意义。