麦克尔孙干涉仪原理

实验一 麦克尔逊干涉仪原理和应用

一、实验目的

1、了解麦克尔逊干涉仪的结构和基本原理。 2、掌握麦克尔逊干涉仪的调节和使用方法。

二、实验内容

1、用氦氖激光器的632.8nm谱线校正干涉仪的刻度尺。 2、用麦克尔逊干涉仪测量氦氖激光或纳光的波长。 3、用麦克尔逊干涉仪测定纳光D双线的波长差。

三、实验仪器

1、麦克尔逊干涉仪 2、氦氖激光器 3、纳光灯及电源变压器 4、扩束透镜 5、细针或叉丝 6、毛玻璃屏 7、读数小灯

四、实验原理

干涉仪是凭借光的干涉原理以测量长度或长度变化的精密光学仪器。干涉仪有多种构造形式，实验室中常用的是麦克尔逊干涉仪，其构造简图如图一所示。M1和M2是在相互垂直的两臂上放置的两个平面反射镜，其背面各有三个调节螺丝，用来调节镜面的方位。M2是固定的，M1由精密丝杆控制可沿臂前后移动，其移动距离由转盘读出。在两臂相交处，有一与两臂轴各成45的平行平面玻璃板P1，且在P1的第二平面上涂以半透（半反射）膜，以便将入射光分成振幅近乎相等的反射光1和投射光2，故P1又称为分光板。P2也是一平行平面玻璃板，与P厚度和折射率均与P由于它补偿了光束1平行放置，1相同。1和光束2之间附加的光程差，故称为

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

迈克尔逊干涉仪的原理与应用

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

迈克尔孙干涉仪专题

迈克尔逊干涉仪专题论文

迈克尔孙干涉仪专题 小 论 文论文题目：迈克尔逊干涉仪光程差公式及调解技巧 任课教师：彭继迎 作者：刘晓冰学号：10231185

迈克尔孙干涉仪专题

迈克尔逊干涉仪专题论文

迈克尔逊干涉仪光程差公式及调解技巧姓名：刘晓冰学号：10231185 班级：土木 1001 任课教师：

捕要： 本文通过对迈克尔逊干涉仪干涉原理和干涉光路的研究， 推导 了迈克尔逊干涉仪进行干涉时的光程差公式； 总结出了迈克尔孙干涉 仪实验中的一些调节技巧； 从理论分析方面为使用迈克尔逊干涉仪提 供了更明晰的帮助。

关键词：干涉仪原理；光程差公式；调节技巧

1·迈克尔逊干涉仪干涉原理 迈克尔逊干涉仪是 1 883 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。它是利用半透 膜分光板的反射和透射， 把来自同一光源的光线用分振幅法分成两束 相干光以实现光的干涉， 在近代物理和计量技术中都有着重要的应用。 干涉仪的原理光路如图 1 所示迈克尔孙干涉仪的结构如图【1】 所示，G1 是的一面镀有半透射半反膜分光板。G2 是光路补偿板，M1M 2 是全反镜， M 1 可沿导轨移动。据平面镜反射原理，从 G1

迈克尔逊干涉仪的调整与应用

1. 原始数据及处理

1.1 测量钠光灯波长（?Na?589.3nm） 测量次数n 1 2 3 4 5 6 不确定度计算：

M2位置dn（mm） 32.85641 32.87118 32.88615 32.90086 32.91589 32.93072 逐差法 ?di?(dn?3?dn)/3（mm）0.01482 0.01490 0.01486 平均值 平均波长 ?d(mm) 0.01486 ?(nm) 594.4 ?A?2.48?x?2.48?(?di?1ni?di)2=0.00010mm, ?B?0.00004mm

n?1?U?d??A2??B2=0.00011mm U??U2U?d=4.4nm, Ur????100%=0.74%. ?N?1.2 双线的波长差：??Na?0.59nm 测量次数 1 2 3 4 M2位置（mm） 33.10405 33.39630 33.67745 33.97492 逐差法得到?D（mm） 0.28801 ??（nm） 0.61 2．思考题及分析：

2.1、为什么白光干涉不易观察到？

答：两光束能产生干涉现象除满足同频、同向、相位差恒定三个条

迈克尔逊和法布里-珀罗干涉仪

摘要：迈克尔逊干涉仪是一种精密光学仪器，在近代物理和近代计量技术中都有着重要的应用。通过迈克尔逊干涉的实验，我们可以熟悉迈克尔逊干涉仪的结构并掌握其调整方法，了解电光源非定域干涉条纹的形成与特点和变化规律，并利用干涉条纹的变化测定光源的波长，测量空气折射率。本实验报告简述了迈克尔逊干涉仪实验原理，阐述了具体实验过程与结果以及实验过程中的心得体会，并尝试对实验过程中遇到的一些问题进行解释。 关键词： 迈克尔逊干涉仪；法布里-珀罗干涉仪；干涉；空气折射率；

一、引言

【实验背景】

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。法布里-珀罗干涉仪是珀罗于1897年所发明的一种能现多光束干涉的仪器，是长度计量和研究光谱超精细结构的有效工具； 它还是激光共振腔的基本构型，其理论也是研究干涉光片的基础，在光学中一直起着重要的作用。在光谱学中，应用精确的迈克尔逊干涉仪或法布里-珀罗干涉仪，可以准确而详细地测定谱线的波长及其精细结构。 【实

“迈克尔逊干涉仪”实验报告

【引言】

迈克尔逊干涉仪是美国物理学家迈克尔逊(A.A.Michelson)发明的。1887年迈克尔逊和莫雷(Morley)否定了“以太”的存在，为爱因斯坦的狭义相对论提供了实验依据。迈克尔逊用镉红光波长作为干涉仪光源来测量标准米尺的长度，建立了以光波长为基准的绝对长度标准，即1m=1 553 164．13个镉红线的波长。在光谱学方面，迈克尔逊发现了氢光谱的精细结构以及水银和铊光谱的超精细结构，这一发现在现代原子理论中起了重大作用。迈克尔逊还用该干涉仪测量出太阳系以外星球的大小。

因创造精密的光学仪器，和用以进行光谱学和度量学的研究，并精密测出光速，迈克尔逊于1907年获得了诺贝尔物理学奖。

【实验目的】

（1）了解迈克尔逊干涉仪的原理和调整方法。 （2）测量光波的波长和钠双线波长差。

【实验仪器】

迈克尔逊干涉仪、He-Ne激光器、钠光灯、扩束镜

【实验原理】

1.迈克尔逊干涉仪结构原理

图1是迈克尔逊干涉仪光路图，点光源S发出的光射在分光镜G1，G1右表面镀有半透半反射膜，使入射光分成强度相等的两束。反射光和透射光分别垂直入射到全反射镜M1和M2，它们经反射后再回到G1的半透半反射膜处，再分别经过透射和反射后

第28卷第6期后勤工程学院学报Vol.28No.6文章编号：1672-7843（2012）06-0067-05doi：10.3969/j.issn.1672-7843.2012.06.012

迈克尔逊干涉仪调节白光干涉条纹的实验研究

武小琴，唐远林，朱肖平，陈俊斌，姚晓玲

（后勤工程学院基础部，重庆401311）

摘要在应用迈克尔逊干涉仪所做的一些精密测量中，对动镜M1

非常重要的。实验室中通常选用白光干涉条纹的零光程差位置作为测量的参照点，进行精确定位是但由

于白光相干长度很短，条纹随光程差变化的范围很小，而且受仪器精密度的局限，所以用

迈克尔逊干涉仪调出清晰的白光干涉条纹一直是实验的难点。实验证明借助透射光栅

和毛玻璃片能够顺利地调节出清晰的白光干涉条纹，并在分析实验现象的基础上，提出

以透射光栅补偿后产生的零光程差位置为参照点，能够更加精确定位实际测量中动镜M1

的位置，从而提高相关测量的精确度。

关键词迈克尔逊干涉仪；白光；相干长度；扩展光源；薄膜干涉；透射光栅

中图分类号：O436.1文献标志码：A

ExperimentalStudyonAdjustmentofWhiteLightInterferenceStreaksbyUsingMichelsonInte

大学物理实验-迈克尔逊干涉仪

（1312实验室）迈克尔逊干涉仪实验

一.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

二.实验仪器

迈克尔逊干涉仪、He-Ne激光器、扩束镜等。

三.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

迈克尔逊干涉仪研究性实验报告

摘要

迈克尔逊干涉仪是1883年迈克尔逊和莫雷为了研究以太漂移所设计的精密光学仪器，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。迈克尔逊干涉仪利用光的波长为参照，首次把人类的测量精度精确到纳米级，在近代物理学和近代计量科学中，具有重大的影响，更是得到了广泛应用，特别是20世纪60年代激光出现以后，各种应用就更为广泛。

一、实验原理

1．迈克尔逊干涉仪的光路

如图1所示，从光源发出的遗嘱光射在分束板P1上，将光束分为两部分：一部分从P1的半反射膜处反射，射向平面镜M2；另一部分从P1透射，射向平面镜M1。因P1和全反射镜M1、M2均成45°角，所以两束光均垂直射到M1、M2上。从M2反射回来的光透过半反射膜；从M1反射回来的光被半反射膜反射。二者汇聚成一束光，在E处即可观测到干涉条纹。光路中另一平行平板P2与P1平行，其材料及厚度与P1完全相同，以补偿两束光的光程差，成为补偿板。

反射镜M1是固定的，M2在精密导轨上前后移动，以改变两束光之间的光程差。M1,、M2后面各有三个螺钉来调节平面镜的方位，M1的下方还附有两个方向互相垂直的弹簧，松紧他们，能使M1