迈氏干涉实验.docVIP

实验五 迈克尔逊干涉仪实验 一 实验目的 熟悉迈克耳逊干涉仪的结构 观察和研究等倾干涉和等厚干涉现象; 观察探测量变化引起的条纹变化 二仪器和装置 迈克耳逊干涉仪，光源。 迈克耳逊（以下简称迈氏）干涉仪，最初是为研究地球和“以太”的相对运动由迈克耳逊设计的，后来在光谱学和标准米原器校正中加以使用，是历史上最著名的干涉仪。它的结构简单，精度高，是许多现代干涉仪的原型。 三 实验原理 根据干涉理论，迈氏干涉属于分振幅双光束干涉类型。 迈氏干涉仪产生条纹的特性与光源特性、照明方式和M1与M’2之间的相对位置有关。现将具体情况分析如下： 1等倾干涉 当M1平行于M’2并用准单色扩展光源照明时，产生等倾干涉。这时干涉条纹定域在无穷远处或透镜L的焦平面上。用聚焦于无穷远处的望远镜或眼睛可以直接观察。 等倾圆环干涉条纹: 对于中央圆纹，由于θm＝０，光程差△＝２d=moλ最大，干涉级次mo最高，而后向外，依次降低。相邻两条纹的角间距可表示为 　　　　　　　　 式中，△θm=θm－θm+1，负号表示内环干涉级次（m+1）高于相邻的外环干涉级次m；是平均角距离。当d一定时，相邻两条纹的角间距△θm正比于光波长λ反比于入射角θm。因此，在Ｌ的焦面平面上内环宽而疏，外环细而密，呈非均匀状态分布。 2．等厚干涉 若M1稍不垂直于M2，则M1与M’2就构成一个夹角很小的空气楔。用单色平面波照明时，干涉条纹是d等于常数的点的轨迹，称为等厚干涉条纹。它们是一组平行于楔棱的等距直线。定域在楔表面上或楔表面附近。将眼睛或成象物镜调焦于楔表面附近，就可直接观察到这种等厚干涉条纹。 与等倾圆纹一样，若M’2平行于M1，当间距d每改变λ/2时，屏幕中心就“产生”或“消失”一个条纹。连续改变d，若中心处“产生”或“消失”N个条纹，则M1镜的位移量Δd为 Δd=Nλ/2 测出Δd及N，就可计算出照明光源的光波长λ。,已知λ,测出N,可知位移量 四 实验演示 G1迈氏干涉仪的光路图 G21国产WSM—100型迈氏干涉仪的外形 G22迈氏仪器与光路 G3迈氏干涉仪外形认识 G4等倾干涉的定域:当球面波照明,干涉仪两反射面垂直时形成等倾干涉 G5等厚干涉: 平面波照明,干涉仪两反射面有一夹角时形成等厚干涉 G6复杂干涉:当球面波照明,两反射面有一夹角时,是等厚与等倾干涉的复合 G7迈氏干涉演示:观察等厚干涉和等倾干涉的形成及其条纹 五 选择题 1观察等厚干涉条纹时，能否直接用点光源照明？ (1)能 (2)不能 2等倾干涉实验中，移动M1镜时，条纹向外涌出，则 (1) 等效空气层的厚度增大 (2) 等效空气层的厚度减小 3 等倾干涉中,中央条纹较旁边的条纹干涉级次 (1)高 (2) 低 4改变2，M1间的夹角，条纹变密，则 (1) 夹角变大 (2)夹角变小 5 He—Ne激光器发射的激光波长λ=632.8nm，λ=10-4~10-8nm。