大学物理等倾干涉迈克尔逊干涉仪

迈克尔逊干涉仪》实验报告一、引言迈克尔逊曾用迈克尔逊干涉仪做了三个闻名于世的实验：迈克尔逊-莫雷以太漂移、推断光谱精细结构、用光波长标定标准米尺。

迈克尔逊在精密仪器以及用这些仪器进行的光谱学和计量学方面的研究工作上做出了重大贡献，荣获1907年诺贝尔物理奖。

迈克尔逊干涉仪设计精巧、用途广泛，是许多现代干涉仪的原型，它不仅可用于精密测量长度，还可以应用于测量介质的折射率，测定光谱的精细结构等。

二、实验目的（1）了解迈克尔逊干涉仪的光学结构及干涉原理，学习其调节和使用方法（2）学习一种测定光波波长的方法，加深对等倾的理解（3）用逐差法处理实验数据三、实验仪器迈克尔逊干涉仪、He-Ne激光器、扩束镜等。

四、实验原理迈克尔逊干涉仪是l883年美国物理学家迈克尔逊（A.A.Michelson）和莫雷（E.W.Morley）合作，为研究“以太漂移实验而设计制造出来的精密光学仪器。

用它可以高度准确地测定微小长度、光的波长、透明体的折射率等。

后人利用该仪器的原理，研究出了多种专用干涉仪，这些干涉仪在近代物理和近代计量技术中被广泛应用。

1.干涉仪的光学结构迈克尔逊干涉仪的光路和结构如图1与2所示。

M1、M2是一对精密磨光的平面反射镜，M1的位置是固定的，M2可沿导轨前后移动。

G1、G2是厚度和折射率都完全相同的一对平行玻璃板，与M1、M2均成45°角。

G1的一个表面镀有半反射、半透射膜A，使射到其上的光线分为光强度差不多相等的反射光和透射光；G1称为分光板。

当光照到G1上时，在半透膜上分成相互垂直的两束光，透射光（1）射到M1，经M1反射后，透过G2，在G1的半透膜上反射后射向E；反射光（2）射到M2，经M2反射后，透过G1射向E。

由于光线（2）前后共通过G1三次，而光线（1）只通过G1一次，有了G2，它们在玻璃中的光程便相等了，于是计算这两束光的光程差时，只需计算两束光在空气中的光程差就可以了，所以G2称为补偿板。

大学物理实验-迈克尔逊干涉仪测光波波长实验任务：调节仪器，利用等倾的干涉条纹来测量激光波长： 每过100环记录一个数据，连续的记录10个数据；再做连续20/50环，记录10组；数据，比较一下在不同条件下波长的精度了解实验中对波长测量的影响因素 对实验进行讨论，对结果进行定量分析 实验原理掌握薄膜干涉原理，干涉的前提条件？ 是否要考虑半波损失 操作规范干涉仪的调节，两列光调成重合 激光与扩束器的调节要求， 如何避免回程差 数据处理测量氦氖激光束波长的数据处理（数据与我们测量的数据有差别，但是方法是一样的）注意：而且我们记录的数据小数点后面只有三位！注意有效数字的取舍！ 公式：k d 2λ=Nd ∆∆=2λ（误差取两位有效数字）161d d d -=∆)(272mm d d d -=∆N=100 次数i1 …… …… ……2 …… ……3 ……45 67 8 9 10………… i d ()mm ii i d d d -=∆+5()mm d ∆()mm )mm d（∆∆λ⎪⎭⎫ ⎝⎛o A )(oA λ∆⋯⋯=∆±=）0(A λλλ%%100⋯⋯=⨯-=λλλE……平均波长注意：不确定度的计算：平均波长不确定度： 结果表达式： 相对误差：相对不确定度：误差分析：误差存在于一切测量中，而且贯穿测量过程的始末。

误差按照性质很产生原因的不同，可分为随机误差、系统误差、和过失误差三类。

该实验主要为随机误差和系统误差，比如读数时误差、计算中的数据误差等。

因此我们要进行多次测量，而且要避免测量过程中的光程差。

然后求出平均值。

以此来提高实验的科学性。

本实验误差主要有：、1.实验过程中人为的出现圈数的数错，从而导致了实验数据的偏差，2、实验调)(383mm d d d -=∆)(554321mm d d d d d d ⋯⋯≅∆+∆+∆+∆+∆=∆)(201N 2o A d ⋯⋯=⨯∆∆⨯=λ环）该相差为相隔的环数，此时应（500N ∆1)(12-∆-∆=∆∑=n d d ni id A()mm 2101.0⨯=∆=∆=∆仪右左()()()mm d 008.0005.0222B =⨯=∆+∆=∆右左()())(22mm BAd d d ⋯⋯=∆+∆=∆∆)(2012o d A N ⋯⋯=⨯∆∆⨯=∆∆λ））o o A A ((⋯⋯=∆±=λλλ%%100⋯⋯=⨯-=λλλE %%100⋯⋯=⨯∆=λλE出的干涉图象不够清晰以至不能准确的确定圈数导致读数的不准确，影响实验结果。

迈克尔逊干涉仪等倾干涉条纹变化规律及解释1. 迈克尔逊干涉仪概述你有没有想过，光在我们的生活中扮演了多么神奇的角色？就像一位默默无闻的魔术师，悄悄地改变着我们周围的一切。

迈克尔逊干涉仪，这个听上去有点拗口的名字，实际上是个超级有趣的玩意儿！它能让我们看到光的波动性，还能揭示一些关于光和干涉的秘密。

想象一下，两个光束在空间中相遇，像是老友重逢，一番碰撞后，居然能引发出美丽的条纹，那场面简直就像是一场光的舞会！1.1 干涉的基本原理那么，干涉究竟是怎么一回事呢？其实很简单，干涉就像是两条平行的河流，水流相遇后会产生涟漪。

光也是如此，当两束光波相遇时，如果它们的波峰和波谷正好对齐，哇，那简直就像双胞胎一样！我们就会看到亮条纹；反之，如果波峰和波谷错开了，那就会出现暗条纹。

这种现象就叫干涉，听起来是不是特别酷？1.2 迈克尔逊干涉仪的构造迈克尔逊干涉仪的构造其实也不复杂。

它的核心是一面分光镜，像个调皮的小孩，把光束一分为二。

然后，光束分别走不同的路，再在另一面镜子处被反射回来，最后在分光镜处重新汇合。

真是“老虎不发威，你当我是病猫”呀！它可不仅仅是个玩具，它能帮助我们测量微小的变化，比如光的波长，甚至是物体的移动。

2. 干涉条纹的变化规律接下来，我们聊聊干涉条纹的变化规律。

这就像是在看一场精彩的表演，变化多端，每个细节都能让人兴奋不已。

你会发现，条纹的明暗、数量和间距，都会随着条件的变化而有所不同。

就像一位魔术师变戏法，总是让人意想不到。

2.1 条纹与光程差其中最关键的因素就是光程差，简单来说，就是两束光从分光镜到达屏幕之间的距离差。

光程差越大，条纹的变化就越明显。

想象一下，如果你在水面上扔了一块石头，水波会向四周扩散，而光也是如此。

每当光程差变化时，条纹的数量和亮度也会随之改变。

有时候，它们可能像变魔术似的消失，下一秒又瞬间回到原位，简直让人目不暇接。

2.2 影响因素当然，影响条纹变化的因素可不仅仅只有光程差。

大学物理《迈克尔逊专题》—迈克尔逊干涉仪实验报告《迈克尔逊专题》实验报告前几周我做了迈克尔逊专题实验，对迈克尔逊干涉仪有了更加深刻的认识。

迈克尔逊干涉仪，是1883年美国物理学家迈克尔逊和莫雷合作，为研究“以太”漂移而设计制造出来的精密光学仪器。

它是利用分振幅法产生双光束以实现干涉。

通过调整该干涉仪，可以产生等厚干涉条纹，也可以产生等倾干涉条纹。

主要用于长度和折射率的测量，若观察到干涉条纹移动一条，便是M2的动臂移动量为λ/2，等效于M1与M2之间的空气膜厚度改变λ/2。

在近代物理和近代计量技术中，如在光谱线精细结构的研究和用光波标定标准米尺等实验中都有着重要的应用。

利用该仪器的原理，研制出多种专用干涉仪。

迈克耳逊干涉仪是这个专题实验最主要的试验仪器，此专题包括：1、迈克耳逊干涉仪在钠光灯照射下测量钠双线波长差; 2、白光干涉测量平板玻璃折射率；3、由迈克耳逊干涉仪改装成的法布里——玻罗干涉仪测钠双线波长差。

这三个实验都与波的干涉有关，都是利用干涉原理进行试验的。

迈克尔逊干涉仪的工作原理是干涉条纹是等光程差点的轨迹，因此，要分析某种干涉产生的图样，必求出相干光的光程差位置分布的函数。

若干涉条纹发生移动，一定是场点对应的光程差发生了变化，引起光程差变化的原因，可能是光线长度L发生变化，或是光路中某段介质的折射率n发生了变化，或是薄膜的厚度e发生了变化。

另外钠光灯辐射产生的两条强谱线的波长是不一样的，分别为589.6nm和589.0nm，波长差与中心波长相比甚小。

如果用这种光源照明迈克尔逊干涉仪，所获得的圆形等倾条纹实际上是两种波长分别形成的两套干涉条纹的叠加。

当全反镜M1、M2之间的距离d为某一值时，会恰好出现波1的k1级明条纹恰好与波2的k2级暗条纹重合，这时条纹最模糊，对比度小，为零。

当动镜M1继续移动时，两个条纹会错开，会出现清晰的圆形等倾条纹。

这就是钠光灯产生的干涉现象。

现在根据上述原理对以下实验进行介绍。

迈克尔逊等倾及等厚干涉图样前言：在大学物理实验中，使用的是传统迈克尔逊干涉仪，其常见的实验内容是：观察等倾干涉条纹，观察等厚干涉条纹，测量激光或钠光的波长，测量钠光的双线波长差，测量玻璃的厚度或折射率等。

本文用Mathematica软件数值模拟了迈克尔逊等倾及等厚干涉，并用Origin软件处理数据，得到了等倾及等厚干涉图样。

1. 迈克尔逊千涉仪中等倾等厚干涉条纹1.1迈克尔逊等倾干涉是薄膜干涉的一种。

薄膜此时是均匀的，光线以倾角i入射，上下两条反射光线经过透镜作用汇聚一起，形成干涉。

由于入射角相同的光经薄膜两表面反射形成的反射光在相遇点有相同的光程差，也就是说，凡入射角相同的就形成同一条纹，故这些倾斜度不同的光束经薄膜反射所形成的干涉花样是一些明暗相间的同心圆环.这种干涉称为等倾干涉。

倾角i相同时，干涉情况一样(因此叫做"等倾干涉")h一定时，干涉级数愈高(j愈大)，相当于i2愈小.此外，等倾干涉条纹只呈现在会聚平行光的透镜的焦平面上，不用透镜时产生的干涉条纹应在无限远处，所以我们说等倾干涉条纹定域于无限远处。

2.1.1光程差公式薄膜干涉中两相干光的光程差公式(表示为入射角的函数形式)为式中n为薄膜的折射率;n0为空气的折射率;h为入射点的薄膜厚度;i0为薄膜的入射角;+λ/2为由于两束相干光在性质不同的两个界面(一个是光疏-光密界面，另一是光密-光疏界面)上反射而引起的附加光程差;λ为真空中波长。

薄膜干涉原理广泛应用于光学表面的检验、微小的角度或线度2．1.1干涉图样当光程差为波长整数倍时，形成亮条纹，为半波长奇数倍时是暗条纹。

等倾条纹是内疏外密的同心圆环。

2.2迈克尔逊干涉仪等候干涉图样薄膜干涉分为两种一种叫等倾干涉，另一种称做等厚干涉。

等厚干涉是由平行光入射到厚度变化均匀、折射率均匀的薄膜上、下表面而形成的干涉条纹．薄膜厚度相同的地方形成同条干涉条纹，故称等厚干涉．牛顿环和楔形平板干涉都属等厚干涉．2.2.1基本原理当一束平行光ab入射到厚度不均匀的透明介质薄膜上，在薄膜的表面上会产生干涉现象。

实验名称：干涉实验实验日期：2023年10月25日实验地点：物理实验室实验者：张三实验目的：1. 了解干涉现象的原理及其在光学中的应用。

2. 观察并分析光的等厚干涉和等倾干涉现象。

3. 学习使用迈克尔逊干涉仪进行实验操作，并测定光波波长。

实验原理：干涉现象是指两束或多束相干光相遇时，由于光波的叠加，产生明暗相间的条纹。

根据干涉光路的不同，干涉现象可分为等厚干涉和等倾干涉。

1. 等厚干涉：当两束光在薄膜的上下两个表面反射后相遇时，由于薄膜厚度不同，光程差也不同，从而产生干涉条纹。

这种干涉现象称为等厚干涉。

牛顿环是等厚干涉的典型例子。

2. 等倾干涉：当两束光在相同厚度的介质中传播，但入射角不同时，光程差也不同，从而产生干涉条纹。

这种干涉现象称为等倾干涉。

迈克尔逊干涉仪是等倾干涉的典型应用。

实验仪器：1. 迈克尔逊干涉仪2. 激光光源3. 分束器4. 反射镜5. 光屏6. 测量工具（尺子、游标卡尺等）实验步骤：1. 将迈克尔逊干涉仪安装好，调整好光源、分束器、反射镜和光屏的位置。

2. 打开激光光源，调节光束使其通过分束器，分成两束光。

3. 将一束光反射到反射镜M1上，另一束光反射到反射镜M2上。

4. 调整M2的位置，观察光屏上的干涉条纹。

5. 记录不同位置下的干涉条纹，分析等厚干涉和等倾干涉现象。

6. 使用迈克尔逊干涉仪测定光波波长。

实验结果与分析：1. 等厚干涉：当调整M2的位置时，观察到光屏上出现明暗相间的同心圆环。

这些条纹是由于牛顿环现象产生的，即薄膜的厚度不同导致光程差不同，从而产生干涉条纹。

2. 等倾干涉：当调整M2的位置时，观察到光屏上出现明暗相间的直线条纹。

这些条纹是由于等倾干涉现象产生的，即光束在相同厚度的介质中传播，但入射角不同，从而产生干涉条纹。

3. 光波波长测定：根据迈克尔逊干涉仪的原理，光程差与干涉条纹间距成正比。

通过测量干涉条纹间距，可以计算出光波波长。

实验结论：通过本次实验，我们了解了干涉现象的原理及其在光学中的应用。

迈克尔逊干涉仪创建人：物理实验室总分：100 得分：一、实验目的与实验仪器共10 分，得分实验目的：1、了解迈克尔逊干涉仪的原理并掌握调节方法。

2、观察等倾干涉，等厚干涉的条纹。

3、测定He —Ne 激光的波长。

实验仪器：1.迈克耳孙干涉仪2.Na光源3.He-Ne激光器4.短焦透镜二、实验原理共15 分，得分1．迈克耳孙干涉仪的结构和原理：迈克耳孙干涉仪的原理图如图1所示，A和B为材料、厚度完全相同的平行板，A的一面镀上半反射膜，、为平面反射镜，是固定的，和精密丝杆相连，使其可前后移动，最小读数为mm，可估计到mm，和后各有几个小螺丝可调节其方位。

图1 迈克耳孙干涉仪的原理图光源S发出的光射向A板而分成(1)、(2)两束光，这两束光又经和反射，分别通过A的两表面射向观察处O，相遇而发生干涉，B作为补偿板的作用是使(1)、(2)两束光的光程差仅由、与A板的距离决定。

由此可见，这种装置使相干的两束光在相遇之前走过的路程相当长，而且其路径是互相垂直的，分的很开，这正是它的主要优点之一。

从O 处向A 处观察，除看到镜外，还可通过A 的半反射膜看到的虚像2’，与镜所引起的干涉，显然与、引起的干涉等效，和形成了空气“薄膜”，因不是实物，故可方便地改变薄膜的厚度(即和的距离)，甚至可以使和重叠和相交，在某一镜面前还可根据需要放置其他被研究的物体，这些都为其广泛的应用提供了方便。

三、实验内容和步骤共15 分，得分1、调节He—Ne激光器和迈克尔逊干涉仪的相对位置，使光束分别大致照在M1和M2的中央；调节激光器或干涉仪底座的螺丝，使从M1反射的光点返回激光出射处，此时M1与它的入射光大致垂直。

从M1反射的光点有三点，应使其中最亮的一点返回激光出射处。

2、调节M2后的三个螺丝，使M2反射的光点也返回激光出射处，此时M2也与它的入射光大致垂直，并与M1大致垂直。

在观察屏处观察，两个最亮的光斑应互相重合。

3、在激光器前放一个短焦距透镜，使光束扩大而能大致照亮整个反射镜。

迈克尔逊干涉仪的调整和使用[实验目的]1． 了解迈克尔逊干涉仪的结构，掌握它的调节方法。

2． 观察等倾干涉条纹。

3． 用迈克逊干涉仪测定氦氖激光的波长。

[实验原理]1． 迈克逊干涉仪上相干光的获得。

分束板，补偿板为两相同材料、相同厚度的玻璃板。

M 1 ，M 2为两垂直的平面镜。

光在空气中的几何路程差。

图1的等效光路图可画成图2的形式。

当观察者在E 处向着G 1看去，如同光线从M 1和2M '反射而来，2M '是M 2 在半透膜B 上成的虚像。

因而从光程差方面来考虑时，迈克逊干涉仪产生的干涉就如同M 1和2M '之间厚度为d 的空气膜产生的。

在迈克逊干涉仪实验中常用激光和钠光作为光源，下面分别对这两种光源照射时产生的图1干涉现象进行分析。

图22． 用氦氖激光作点光源照射。

下面对光程差和干涉花样进行分析：设M 1平行2M '，并设观察屏E 与1S '和2S '的连线相垂直，由于d H 2>>，即21S P S ''∠很小，则P S 1'和P S 2'的光程差为：θδcos 221d P S P S P ≈'-'= （1） 干涉明纹的条件为：0,1,2,3==K K λ2dcos θK (2)由于点电源发出的光具有对称性，所以干涉花样是一组同心圆。

在干涉圆环的中心1O '处0=θ，干涉级数最高，即λ⋅=max 2K d （3）最高级数max K 随d 的改变而改变，当d 增大时，max K 也增大，表现为圆环随d 的增大而冒出。

反之，圆环随d 的减小而吸入。

根据环的冒出和吸入不仅可以判断两反射镜M 1与M 2之间等效距离d 的变化趋势，而反过来，可根据冒出或吸入的圆环个数由式（3）来测量激光波长λ或反射镜M 1移动的距离∆d 。

本实验中测激光的波长λ，即：Nd∆=2λ （4）上式中N 为d 有∆d 的改变时，圆环冒出或吸入的个数，为了减小测量误差，N 可取为100，∆d 由迈克逊干涉仪上的读数装置读出。

四、等倾干涉1、等倾干涉讨论光线入射在厚度均匀的薄膜上产生的干涉现象。

S 为点光源！ 反射方向：22cos 2en k λγλ∆=+= （1,2,k =）明 ()22cos 2122en k λλγ∆=+=+ （0,1,2,k =） 暗关注第k 级明纹22c o s 2e n k λγλ+=该干涉条纹上的各点具有相同的倾角！对厚度均匀的薄膜，不同的明纹和暗纹，相应地具有不同的倾角。

同一条干涉条纹上的各点具有相同的入射角——等倾干涉条纹2、条纹形状入射角相同的光汇聚在一个圆上 ⇒明暗相间的圆环！问题：在透射方向，条纹什么形状？与反射方向看关系？讨论：在中心，0i =，222en λ∆=+（可明可暗，干涉级次最高）O31假设是级次为0k 的明纹2022en k λλ+=改变膜厚 e e e →+∆ 时，级次增加1 （冒出一个条纹） ()()20212n e e k λλ+∆+=+22n e λ∆= 22e n λ∆=即膜厚变大的过程中，中间不断有高一级条纹 “冒”出来。

冒出一个条纹收缩一个条纹五、增透膜与增反膜减反膜 减透膜例：在相机镜头（折射率为3 1.5n =）上镀一层折射率为2 1.38n =的氟化镁薄膜，为了使垂直入射白光中的黄绿光（5500λ=Å）反射最小，问： （1）反射相消中1k =时薄膜的厚度?e = （2）可见光范围内有无增反？解：（1）22(21)2en k λ∆==+⇒ 2(21)4k e n λ+=｝膜厚度变化22n λ每1k =时， 723 2.98104e n λ-==⨯ m （2）22en k λ∆== （1,2,3k =）1k =时，122825en λ== nm 红外 2k =时，22412.5en λ== nm 紫色光 3k =时，3275λ= nm 紫外故可见光范围内波长为412.5 nm 的紫色光增反。

例5.3：见第一册教材191页。

与上面例题类似。

迈克尔逊干涉仪等倾干涉条纹变化规律及解释亲爱的朋友们，今天咱们来聊聊一个挺有意思的话题——迈克尔逊干涉仪的等倾干涉条纹。

这个玩意儿可是物理实验里的宝贝，它就像是一个神奇的镜子，能反映出光的奇妙世界。

咱们今天就一起揭开它的神秘面纱，看看它是怎么工作的，还有那些有趣的现象。

首先得说说什么是迈克尔逊干涉仪。

这玩意儿啊，其实是由两个完全相同的分振幅镜组成的，中间夹着一块半透明的玻璃。

当光通过这块玻璃时，就会发生干涉。

想象一下，如果光线在两条路上走的时候，它们会互相“打招呼”，然后一起跳过去，就像是在跳舞一样。

这就是干涉啦！那么，为什么会出现等倾干涉条纹呢？这其实跟光的偏振有关。

想象一下，如果你把一束阳光当成一条线，那这条线的两端就是光源和接收者。

现在，你用两块镜子把这条线分成了两段，每一段都像是被分成了两半。

这两段光就像是两条平行线，它们之间没有重叠的地方，但它们又像是一个整体，因为光的能量是守恒的。

这就是等倾干涉的原理所在。

接下来，咱们来谈谈干涉条纹的变化规律。

想象一下，当你调整两块镜子的位置，让光路发生变化时，你会发现干涉条纹会随着位置的改变而改变。

这是因为光的偏振方向会发生改变，导致光的强度分布也会跟着变。

所以，当你移动两块镜子，让光路发生变化时，你会看到干涉条纹会随着位置的改变而改变。

当然啦，除了位置的变化，还有其他一些因素也会影响干涉条纹的变化。

比如，当光经过两块镜子时，如果它们的厚度不同，或者它们的折射率不同，都会对干涉条纹产生影响。

这就是为什么我们需要使用精密的仪器来测量干涉条纹的原因。

我想说的是，迈克尔逊干涉仪不仅仅是一个实验工具，它还蕴含着丰富的物理意义。

它让我们更好地理解了光的本质，也让我们对宇宙有了更深入的了解。

希望今天的分享能帮助大家更好地理解迈克尔逊干涉仪，也希望大家能够从中获得乐趣和启发！。

精选全文完整版可编辑修改大学物理实验报告3. 实验原理（请用自己的语言简明扼要地叙述，注意原理图需要画出，测试公式需要写明）(1)迈克耳孙干涉仪的结构与光路如图5.3. 1所示为迈克耳孙干涉仪的侧视图图与俯视图，导轨7固定在一只稳定的底座上，底座由三颗调平螺丝9及其锁紧螺丝10来调平。

丝杠6螺距为1mm，转动粗调手轮2，经一对齿轮带动丝杠转动，进而带动移动镜M在导轨上滑动。

移动距离可在毫米刻度尺5上读到1 mm,在窗口3中的刻度盘上读到0.01 mm。

转动微调手轮1,经1:100的蜗轮传动，可实现微动。

微动手轮上的最小刻度为0.0001 mm，可估读到0.00001 mm 。

分光板G1和补偿板G2固定在基座上，不得强扳，且不能用手接触其光学表面。

固定参考镜(定镜)13和移动镜(动镜)11后各有三颗螺丝,用于粗调两者相互垂直，不能拧得太紧或太松，以免使其变形或松动。

固定参考镜13的一侧和下部各有一颗微调螺丝 14和15,可用来微调13的左右偏转和俯视，微调螺丝也不能拧得太松或太紧。

丝杠的顶进力由丝杠顶进螺帽8来调整。

迈克尔逊干涉仪的实验原理如图5.3.2所示。

由光源S发出一束光，射到分光板G1的半透半反膜L上，L使反射光和反射的光强基本相同，所以称G1为分光板。

透过膜层L的光束(1)经G2到达参考镜M1后，被反射回来；被反射的光束(2) 到达移动镜M2后,也被反射回来。

由于(1)、(2)两束光满足光的相干条件，各自反射回来在膜层L所在表面相遇后，就发生干涉,在E处即可观察到干涉条纹。

G2是补偿板，它使光束(1)和(2)经过玻璃的次数相同，当使用白光作为光源时,G2还可以补偿G1的色散。

M1’是在G1中看到的M1的虚像。

(2) 单色点光源等倾干涉条纹的观察及波长的测量如图5.3.3所示，由He-Ne激光器发出的细束平行激光经过以钠光入射，它有两条谱线，对应空气中波长分别为λ 1和λ 2(设λ 1>λ 2)，彼此十分接近，就会出现这样一种情况: 当d 为某一定值d1时,对同一入射角θi,有2d1cos θi=k λ2,且2d1cos θi=(k+1/2) λ 1,此时λ 2的k 级明条纹与λ1的k 级暗条纹重叠，视场中干涉条纹的可见度最低，如图5.3.5所示。

迈克尔逊干涉仪的调节与使用、实验目的1、了解迈克尔逊干涉仪的结构原理并掌握调节方法2、观察等厚干涉、等倾干涉以及白光干涉。

3、测量钠双线的波长差。

二、仪器用品迈克尔逊干涉仪，He-Ne多光束光纤激光器。

三、实验原理1、迈克尔逊干涉仪：迈克耳孙干涉仪是一个分振幅法的双光束干涉仪，其光路如图所示，它由反射镜M、M、分束镜P和补偿板P组1212成。

其中M是一个固定反射镜，反射镜M可以沿光轴前12后移动，它们分别放置在两个相互垂直臂中；分束镜和补偿板与两个反射镜均成45°，且相互平行；分束镜P的一1 个面镀有半透半反膜，它能将入射光等强度地分为两束补偿板是一个与分束镜厚度和折射率完全相同的玻璃板。

迈克耳孙干涉仪的结构如图所示。

镜M、M的背面各有三12个螺丝，调节M、M镜面的倾斜度，M的下端还附有两个121互相垂直的微动拉簧螺丝，用以精确地调整M的倾斜度。

1M镜所在的导轨拖板由精密丝杠带动，可沿导轨前后移动。

2M镜的位置由三个读数尺所读出的数值的和来确定：主尺、2粗调手轮和微调手轮。

1*14-5-2辺应匚孙卜沙腫1...I'劭型昇-川出世柿沖叶轨沖灯樓山氐川比II.T-帧和黑1」；k训“山射袒.M宀-分他出5M船比〔:川1机IWJMfili孜御LXII-训定乖血；is—flldtj PifcqM-jMttljrJ3M,的术T・|；f板蝉狀：IM盛刑P轮I订一MJ勺忙ll忡.Ji端迂如图所示，多光束激光器提供的每条光纤的输出端是一个短焦距凸透镜，经其会聚后的激光束，可以认为是一个很好的点光源S发出的球面光波。

5'为5经皿及6反射后111所成的像，S'为S经G及M反射后所成的像。

S'和S'21221 为两相干光源，发出的球面波在其相遇的空间处处相干,为非定域干涉，在相遇处都能产生干涉条纹。

空间任一点P的干涉明暗由S'和S'到该点的光程差A=r-r决定,2121 其中r和r分别为S'和S'到P点的光程。

在大学物理实验中，使用的是传统迈克尔逊干涉仪，其常见的实验内容是：观察等倾干涉条纹，观察等厚干涉条纹，测量激光或钠光的波长，测量钠光的双线波长差，测量玻璃的厚度或折射率等。

由于迈克尔逊干涉仪的调节具有一定的难度，人工计数又比较枯燥，所以为了激发学生的实验兴趣，增加学生的科学知识，开阔其思路，建议在课时允许的条件下，向学生多介绍一些迈克尔逊干涉仪的应用知识。

这也是绝大多数学生的要求。

下面就向大家介绍一些利用迈克尔逊干涉仪及其原理进行的测量。

一、传统迈克尔逊干涉仪的测量应用1. 微小位移量和微振动的测量[11-14]；采用迈克尔逊干涉技术,通过测量ＫＤＰ晶体生长的法向速率和台阶斜率来研究其台阶生长的动力学系数、台阶自由能、溶质在边界层内的扩散特征以及激发晶体生长台阶的位错活性。

He-Ne激光器的激光通过扩束和准直后射向分束镜,参考光和物光分别由反射镜和晶体表面反射,两束光在重叠区的干涉条纹通过物镜成像,该像用摄像机和录像机进行观察和记录.滤膜用于平衡参考光和物光的强度.纳米量级位移的测量：将迈克尔逊型激光干涉测量技术应用于环规的测量中。

采用633nm稳频的He-Ne激光波长作为测量基准，采用干涉条纹计数，用静态光电显微镜作为环规端面瞄准装置，对环规进行非接触、绝对测量，配以高精度的数字细分电路，使仪器分辨力达到5nm；静态光电显微镜作为传统的瞄准定位技术在该装置中得以充分利用，使其瞄准不确定度达到30nm；精密定位技术在该装置中也得到了很好的应用，利用压电陶瓷微小变动原理，配以高精度的控制系统，使其驱动步距达到5nm。

测振结构的设计原理用半导体激光器干涉仪对微振动进行测量时,用一弹性体与被测量（力或加速度)相互作用,使之产生微位移。

将这一变化引到动镜上来,就可以在屏上得到变化的干涉条纹,对等倾干涉来讲,也就是不断产生的条纹或不断消失的条纹。

由光敏元件将条纹变化转变为光电流的变化,经过电路处理可得到微振动的振幅和频率。