迈克尔逊干涉仪实验报告

实验目的：

1）学会使用迈克尔逊干预仪

2）观察等倾、等厚和非定域干预现象

3）测量氦氖激光的波长和钠光双线的波长差。

实验仪器：

氦氖激光光源、钠光灯、迈克尔逊干预仪、毛玻璃屏

实验原理：

1：迈克尔逊干预仪的原理：

迈克尔逊干预仪的光路图如下图，光源S出发的光经过称。45放置的反面镀银的半透玻璃板1P被分成互相垂直的强度几乎相等的两束光，光路1通过1M镜反射并再次通过1P照射在观察平面E上，光路2通过厚度、折射率与1P相同的玻璃板2P后由2M镜反射再次通过2P并由1P反面的反射层反射照射在观察平面E上。图中平行于1M的'2M是2M经1P反射所成的虚像，即1P到2M与1P到'2M的光程距离相等，故从1P到2M的光路可用1P到'2M等价替代。这样可以认为1M与'2M之间形成了一个空气间隙，这个空气间隙的厚度可以通过移动1M完成，空气间隙的夹角可以通过改变1M镜或2M镜的角度实现。当1M与'2M平行时可以在观察平面E处观察到等倾干预现象，当1M与'2M有一定的夹角时可以在观察平面E处观察到等厚干预现象。

2：激光器激光波长测量原理：

由等倾干预条纹的特点，当θ =0 时的光程差δ 最大，即圆心所对应的干 涉级别最高。转动手轮移动 M1，当 d 增加时，相当 于增大了和 k 相应的θ 角 ，可以看到圆 环一个个从中心“冒出” ；假设 d 减小时，圆环逐渐 缩小，最后“淹没”在中心处。 每“冒”出或“缩”进一个干预环，相应的光程差改变了一个波长，也就是 M 与M ’之间距离 变化了半个波长。 假设将 M与 M ’之间距离改变了△d 时，观察到 N 个干预环变化，则△d=N𝜆2 由此可测单色光的波长。

3：钠光双线波长差的测定：

在使用迈克尔逊干预仪观察低压钠黄灯双线的等倾干预条纹时，可以看到随着动镜1M的移动，条纹本身出现了由清晰到模糊再到清晰的周期性变化，即反衬度从最大到最小再到最大的周期性变化，利用这一特性，可测量钠光双线波长差，对于等倾干预而言，波长差的计算公式为：Δλ=2𝜆−2Δ𝑑

迈克尔逊干涉仪,实验报告 迈克尔孙干涉仪实验报告 迈克耳孙干涉仪实验报告 实验目的 1、了解迈克尔逊干涉仪的结构及工作原理，掌握其调试方法 2、学会观察非定域干涉、等倾干涉、等厚干涉及光源的时间相干性，空间相干性等重要问题。 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。从光源束光，在分束镜束1射出 的半反射面 发出的一 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 ；光束2经过补偿板 投向反射镜 ，反 后投向反射镜，反射回来再穿过 射回来再通过，在半反射面上反射。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 的材料和厚度都和分束镜

相同，并且与分束镜 平行放置，其作用是为了 补偿反射光束1因在中往返两次所多走的光(来自: 写 论文网:迈克尔逊干涉仪,实验报告)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 如图2所示（图中没有绘出补偿板外，还可以看到 镜经分束镜 ），观察者自 点向 镜看去，除直接看到 镜 的半反射面 和 反射的像。这样，在观察者看来，两 相干光束好象是由同一束光分别经涉仪所产生的干涉花样与形成时，只要考虑 、 、 反射而来的。因此从光学上来说，迈克尔逊干

间的空气层所产生的干涉是一样的，在讨论干涉条纹的 两个面和它们之间的空气层就可以了。 、 和观察屏的相 所以说，迈克尔逊干涉仪的干涉情况即干涉图像是由光源以及对配置来决定的。 (2) 等倾干涉图样的形成与单色光波长的测量 当 和 镜垂直于 镜时， 与 相互平行，相距为 。若光束以同一倾角入射在 作 垂直于光 上，反射后形成1和两束相互平行的相干光，如图3所示。过 线。因和之间为空气层，，则两光束的光程差为 所以 当 固定时，由（1）式可以看出在倾角 （1） 相等的方向上两相干光束的光程差

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。

迈克尔逊干涉仪实验报告

前言

迈克尔逊干涉仪是一种通过干涉现象测量光波长和折射率的仪器。本次实验旨在通过搭建迈克尔逊干涉仪并测量干涉条纹的间距，以及通过对比干涉条纹的变化来计算空气的折射率。

实验装置

• 激光器

• 两块反射镜

• 半反射镜

• 三角架

• 平移台

• 动态计算机显示器

实验步骤

1. 将激光器直接指向半反射镜，将半反射镜的一面对着一个反射镜后照到墙上观察。根据反射光路情况能看到一条条垂直的光便是干涉条纹，即洛伦兹-费涅尔干涉条纹。

2. 将一个反射镜固定在三角架上的一侧，尽量调节反光镜的髙度与半反射镜朝向垂直。

3. 调整半反射镜的朝向，使反射光与反射光垂直，即把距离半反射镜50%的光反并到一起。

4. 将另一个反射镜点在电子器上，利用电子计算器的平移台，将该反射镜移动，则会发现干涉条纹的位置也随之移动。

实验结果

我们使用一个动态计算机显示器观察到了干涉条纹的变化。通过实验我们得到了横向移动距离与干涉条纹间隔的线性关系，我们成功的利用迈克尔逊干涉仪对空气的折射率进行测量，并得到了较为准确的结果。

本次实验成功地搭建了迈克尔逊干涉仪，并对干涉条纹的间距进行了测量。我们通过干涉条纹的变化成功的计算出了空气的折射率。迈克尔逊干涉仪作为一种精密测量仪器被广泛应用于光学、物理、电子等学科领域，本次实验为我们提供了实践的机会，也为我们将来学习和研究这一领域提供了基础。