1、迈式干涉仪实验论文作者：李腾 （控制学院自动化 2 班 学号：201200171080）摘要： 迈克尔逊干涉仪是 1883 年美国物理学家迈克尔逊与合作者莫雷为研究“以太漂移”而设计制造的精密的光学仪器，它动摇了经典物理学的基础。我们利用迈式干涉仪和其等效光路图观察等倾干涉条纹并测出 He-Ne 激光波长。关键词： 等倾干涉；迈式干涉仪；等效光路；光程差；折射率。1.引言 在当今技术中，对于长度测量，最精确的方法是利用光的干涉现象进行的测量迈克尔逊干涉仪是 1883 年美国物理学家迈克尔逊与合作者莫雷为研究“以太漂移”而设计制造的精密的光学仪器。迈克耳孙干涉仪（英文：MichelSon int
2、erferoMeter）是光学干涉仪中最常见的一种。迈克耳孙干涉仪的原理是一束入射光分为两束后各自被对应的平面镜反射回来，这两束光从而能够发生干涉。干涉中两束光的不同光程可以通过调节干涉臂长度以及改变介质的折射率来实现，从而能够形成不同的干涉图样。迈克耳孙和爱德华威廉姆斯莫雷使用这种干涉仪于 1887 年进行了著名的迈克耳孙-莫雷实验，并证实了以太的不存在。这是一个最重大的否定性实验，它动摇了经典物理学的基础。2. 正文2, 1 仪器介绍迈克耳孙干涉仪的原理是一束入射光分为两束后各自被对应的平面镜反射回来，这两束光从而能够发生干涉。干涉中两束光的不同光程可以通过调节干涉臂长度以及改变介质的折射
3、率来实现，从而能够形成不同的干涉图样。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。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 G1 精密丝相连，当 M2 和M1严格平行时，M2 会移动,表现为等倾干涉的圆环形条纹不断从中心“吐出”或向中心“吞进”。两平面镜之间的“空气间隙”距离增大时，中心就会“出” 一个个条纹；反之则“吞进”。M2 和 M1不严格平行时，则表现为等厚干涉条纹，在 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。经 M2 反射的光三次穿过分光板
4、，而经M1 反射的光通过分光板只一次。补偿板的设置是为了消除这种不对称。在使用单色光源时，可以利用空气光程来补偿，不一定要补偿板；但在复色光源时，由于玻璃和空气的色散不同，补偿板则是不可或缺的。如果要观察白光的干涉条纹，臂基本上完全对称，也就是两相干光的光程差要非常小，这时候可以看到彩色条纹；假若 M1 或 M2 有略微的倾斜，就可以得到等厚的交线处（d=0）的干涉条纹为中心对称的彩色直条纹，中央条纹由于半波损失为暗条纹。2，2等效光原理迈克耳孙干涉仪的等效光路图如图所示，S 是单色点光源，S是 S 由 G1 的半透膜所成的像。S 发出的光可等效为由 S发出.M2是M2 由 G1.的半透膜所成
5、的像,S1,S2分别是 S在 M1,M2中的像。 S发出的光经 M1 和 M2 反射形成的光束 1和光束 2可等效为分别 S1和S2 发出。作等效光路图的目的是可以方便地计算光程差。若 M 与 M 平行，且两的距离为d，则 S1，S2 之间的距离是 2d。将观察屏 E垂直于 S1S2连线放置，则 S1S2发出的光到评上某点 P 的光程差是 =dcos2.为 暗 点时 ，）（ 为 亮 点时 ， 21kd 增大， 变大，环向外扩；中心有条纹涌出；反之，相反。d 每改变 /2，有一条条纹涌出（或陷入） 。则有：（ =632.8nm）。，E= .N2%10。 。2，3 实验内容1.调节光路；2.单向缓
6、慢转动微调鼓轮，将干涉环中心 调至最暗（亮） ，记下 M1 位置 d1，继续单向 旋转鼓轮，当条纹吞或吐 100个时，几下 M1 位置 d2，重复三次；3.观察等倾干涉条纹并记录实验现象，并利用等倾干涉条纹测定 He-Ne 激光器红光波长；4.分析并计算出实验误差。 2，4 实验数据=0.0314667 dmm； =629.3nm；E=0.55%.3.结论（1）He-Ne 激光的波 长测量值 为 629.3nm，误差约为：0.55%.（2）d 增大， 变大，环向外扩；中心有条纹涌出；反之，相反。 （3）增大光程差，光圈变小。4.参考文献1、张三慧.大学基础物理学（第二版）. 北京，清华大学出版社.20072、徐建强，徐荣利.大学物理实验. 北京，科学出版社.20063、孟洲，胡永明，陈哲. 光纤迈克尔逊干涉仪实验，大学物理实验.北京，i d1i d2i d1 29.82230 29.85351 0.031212 29.85351 29.88529 0.031783 29.88529 29.91670 0.03141高等教育出版社.20034、姚安居，吴庆州. 普通实验.北京， 中国矿业大学出版社. 2005
