1、實(shí)驗(yàn)3.14邁克爾遜干涉儀的調(diào)整與使用邁克爾遜干涉儀在歷史發(fā)展史上起了很大的作用，邁克爾遜及其合作者曾用此儀器做了 “以太漂移”實(shí)驗(yàn)、用光波波長(zhǎng)標(biāo)定米尺長(zhǎng)度、推斷光譜精細(xì)結(jié)構(gòu)三項(xiàng)著名實(shí)驗(yàn)，第一項(xiàng)實(shí) 驗(yàn)解決了當(dāng)時(shí)關(guān)于“以太”的爭(zhēng)論，為愛因斯坦建立狹義相對(duì)論奠定了基礎(chǔ)，第二項(xiàng)實(shí)現(xiàn) 了長(zhǎng)度單位的標(biāo)準(zhǔn)化（用鎘紅光作為光源標(biāo)定標(biāo)準(zhǔn)米尺長(zhǎng)度，建立了以光波為基準(zhǔn)的絕對(duì)長(zhǎng) 度標(biāo)準(zhǔn)），第三項(xiàng)工作研究了光源干涉條紋可見度隨光程差變化的規(guī)律，并以此推斷光譜。邁克爾遜和莫雷因在這方面的杰出成就獲得了 1907年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。邁干儀結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、光路直觀、精度高，其調(diào)整和使用具有典型性，根據(jù)邁干儀基本原理 發(fā)展的精密干涉

2、測(cè)量?jī)x器已經(jīng)廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)和科研領(lǐng)域。因此，了解它的基本結(jié)構(gòu)，掌握 其使用方法很有必要。實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、了解邁克爾遜干涉儀的結(jié)構(gòu)及工作原理，掌握其調(diào)試方法2、學(xué)會(huì)觀察非定域干涉、等傾干涉、等厚干涉及白光干涉條紋3、學(xué)會(huì)用邁克爾遜干涉儀測(cè)量激光波長(zhǎng)及鈉光雙線波長(zhǎng)差實(shí)驗(yàn)原理：1、邁克爾遜干涉儀的結(jié)構(gòu)及工作原理邁干儀由分光鏡q、補(bǔ)償板G2、兩反射鏡M1、M2和觀察屏E組成，分光鏡的后表面鍍有半透半反射膜，將入射光分成兩束，一束透射光1，一束反射光2,這兩束光分別被M、1M 2反射后，經(jīng)半透半反射膜的反射和透射在觀察屏上相遇，由于這兩束光是相干光，在屏 上干涉產(chǎn)生干涉條紋，其光路如上圖所示，M是M2被分

3、光鏡反射所成的像，光束1和光 束2之間的干涉等效于M1、M之間空氣膜產(chǎn)生的干涉。補(bǔ)償板是一個(gè)與分光鏡平行放置 且材料、厚度完全相同的玻璃板，由于玻璃的色散，不同波長(zhǎng)的光在干涉儀中具有不同的光 程差，無法觀測(cè)白光干涉條紋，在分光鏡和反射鏡M2之間加入補(bǔ)償板，這兩束光在相 同的玻璃中都穿過三次，不同波長(zhǎng)的光在干涉儀中具有相同的光程差，這對(duì)觀察白光干涉很 有必要。反射鏡M1、M2分別裝在相互垂直的兩個(gè)臂上，反射鏡M2位置固定（稱為定鏡）， M位置固定在滑塊上，可通過轉(zhuǎn)動(dòng)粗調(diào)手輪、微調(diào)手輪沿臂長(zhǎng)方向移動(dòng)（稱為動(dòng)鏡），在 該方向上附有主尺，其位置可通過主尺、粗調(diào)手輪上方讀數(shù)窗口及微調(diào)手輪示數(shù)讀出，其讀

4、數(shù)原理與千分尺讀數(shù)原理相同。粗調(diào)手輪轉(zhuǎn)動(dòng)一周，動(dòng)鏡M 2沿臂長(zhǎng)方向上移動(dòng)1mm，手 輪上刻有100個(gè)刻度，因此粗調(diào)手輪每轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)小刻度相當(dāng)于動(dòng)鏡沿臂長(zhǎng)方向移動(dòng)0.01mm， 微調(diào)手輪轉(zhuǎn)動(dòng)一周，相當(dāng)于粗調(diào)手輪轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)小刻度，手輪上也刻有100個(gè)刻度，因此微調(diào) 手輪轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)小刻度，相當(dāng)于動(dòng)鏡移動(dòng)了 0.0001mm，加上一位估讀位，可讀到0.00001mm 位。反射鏡M1、M2的方位可通過其后面的三個(gè)螺釘來調(diào)節(jié)，在反射鏡M1的下方還有兩 個(gè)互相垂直的拉簧螺絲用以微調(diào)M 2的方位。2、點(diǎn)光源產(chǎn)生的非定域干涉條紋及激光波長(zhǎng)的測(cè)量激光經(jīng)透鏡會(huì)聚后成為一點(diǎn)光源，水平入射到分光板上，經(jīng)MM2反射后產(chǎn)生的干涉

5、 現(xiàn)象等效于兩個(gè)虛光源SS2發(fā)出的光產(chǎn)生的干涉，S、S2分別是點(diǎn)光源被M、M2反射 所成的像，虛光源SS2發(fā)出的光由于是同一束光分出的兩束光，具有相干性，在其相遇 的空間處處相干，因此是非定域干涉。用觀察屏觀察干涉條紋時(shí)，在不同的位置可以觀察到 不同的干涉條紋（如圓、橢圓、雙曲線、直線），在邁克爾遜干涉儀的實(shí)際情況下，放置屏 的空間是有限的，一般能觀察到圓和橢圓形狀。當(dāng)把觀察屏放在垂直于SS2的連線上時(shí)， 觀察到的條紋是一組同心圓。改變動(dòng)鏡的位置，兩束光的光程差發(fā)生變化，因此干涉 條紋也發(fā)生變化。當(dāng)M1、M2之間的距離增大時(shí)，條紋向外 擴(kuò)展，圓心處有條紋涌出，當(dāng)其間的距離減小時(shí)，條紋收縮， 中

6、心條紋消失。消失或涌出一條干涉條紋，動(dòng)鏡位置的變化 為九/2，設(shè)消失或涌出N個(gè)干涉圓環(huán)動(dòng)鏡位置的變化為kJM1 M 2IrM2 PAd，則有Ad = N -2由上式可知：改變動(dòng)鏡的位置，測(cè)出消失或涌出N個(gè)干涉圓環(huán)對(duì)應(yīng)動(dòng)鏡位置的變化Ad， 就可以算出激光的波長(zhǎng)。3、擴(kuò)展光源產(chǎn)生的定域干涉條紋用擴(kuò)展光源照射，當(dāng)M1、M2平行時(shí)，兩束光產(chǎn)生的干涉對(duì)應(yīng)于等傾干涉，其干涉條 紋定域于無窮遠(yuǎn)處，用眼睛直接觀察或放置一會(huì)聚透鏡，在其后焦平面上用觀察屏可觀察到 干涉條紋，其干涉條紋為一組同心圓M、M2之間有一小的夾角時(shí)，兩束光產(chǎn)生的干涉相 當(dāng)于空氣劈尖產(chǎn)生的干涉，為等厚干涉，其干涉條紋定域M2在附近，為一組平

7、行于兩鏡交 線的直線。用眼直接觀察就可以觀察到直線條紋。4、條紋視見度及鈉光雙線波長(zhǎng)差的測(cè)量用鈉光燈作光源，由于鈉光含有波長(zhǎng)非常相近的兩條譜線，每組譜線都各自產(chǎn)生一套干 涉條紋，改變動(dòng)鏡的位置，這兩套干涉條紋交叉重疊，條紋的視見度隨之發(fā)生變化，當(dāng).(1 2d = k 人=k +人11 I 2 2) 2時(shí)，條紋視見度為零，設(shè)相鄰兩次視見度為零時(shí)M1移動(dòng)的距離為Ad，則鈉光兩條譜線的 波長(zhǎng)差為：杼入2=2A2 * 2Ad由上式可知：測(cè)出相鄰兩次視見度為零時(shí)M1移動(dòng)的距離Ad，可求出鈉光雙線的波長(zhǎng) 差。5、白光干涉條紋的觀測(cè)及玻璃折射率的測(cè)量實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與要求1、邁克爾遜干涉儀的基本調(diào)節(jié)2、用激光作光源

8、，觀察非定域干涉條紋，并用非定域干涉條紋測(cè)量激光的波長(zhǎng)要求：改變動(dòng)鏡位置，觀察干涉條紋的變化，并連續(xù)6次記錄干涉條紋變化100條對(duì)應(yīng) 的d值，用逐差法求函，計(jì)算激光的波長(zhǎng)，并與理論值比較，計(jì)算相對(duì)誤差3、觀察定域干涉，測(cè)鈉光雙線波長(zhǎng)差要求：改變動(dòng)鏡位置，觀察干涉條紋可見度變化，并連續(xù)記錄6次視見度為零時(shí)的d 值，用逐差法求&，計(jì)算鈉光雙線波長(zhǎng)差注意：1）要觀察到干涉條紋，應(yīng)調(diào)節(jié)兩個(gè)反射鏡與補(bǔ)償板的距離大致相等，對(duì)于絲杠 比較短的邁干儀，M2應(yīng)放在30cm處，對(duì)于絲杠較長(zhǎng)的邁干儀，M2應(yīng)放在50cm處2）消除空程差4、選作內(nèi)容一一用白光作光源，調(diào)試出干涉條紋，測(cè)平板玻璃的折射率注意事項(xiàng)：1、干涉儀中的全反射鏡、分光鏡、補(bǔ)償板均為精密光學(xué)元件，調(diào)