北航 迈克尔逊干涉实验研究性报告.docx

基础物理实验研究性报告 迈克尔逊干涉实验 目录 TOC \o 1-3 \h \z \u 摘要 3 一、实验原理 3 （1）迈克尔逊干涉仪的光路 3 （2）单色点光源的非定域干涉条纹 4 （3）迈克尔逊干涉仪的机械结构 7 二、实验仪器 8 三、实验步骤 8 1. 迈克尔逊干涉仪的调整 8 2. 点光源非定域干涉条纹的观察与测量 8 四、实验数据处理 9 1.原始数据记录 9 2.数据处理 9 五、误差分析 10 六、实验改进 11 1. 导轨装置 11 2. 观察屏支撑杆 12 七、历史上迈克尔逊干涉仪在以太假说中的应用 13 八、实验感想 15 参考文献 16 摘要 迈克尔逊干涉仪,是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，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。 The Michelson interferometer, invented by American physicists \o Albert Abraham Michelson Albert Abraham Michelson and Edward Morley to detect the earths motion through the supposed luminiferous aether, is common configuration for optical interferometry. The Michelson interferometer creats interference with a? \o Beamsplitter beamsplitter using the method of dividing amplitude. It can produce isopach interference fringes and isoclinic interference fringes through adjusting the interferometer. The Michelson interferometer is mainly used for measuring length and refractive index as well as researching the fine structure of Spectral lines and calibrating standard metric scales with light waves, etc. Miscellaneous interferometers are made basing on its principle. 一、实验原理 （1）迈克尔逊干涉仪的光路 迈克尔逊干涉仪的光路如图1所示，从光源S发出的一束光射在分束板G1上，将光束分为两部分：一部分从G1的半反射膜处反射，射向平面镜M2；另一部分从G1透射，射向平面镜M1。因G1和全反射平面镜M1、M2均成45°角，所以两束光均垂直射到M1、M2 反射镜M1是固定的，M M1，M2的背面各有3个螺钉用来调节平面镜的方位。M1的下方还附有2个方向相互垂直的拉簧，松紧它们，能使M 图1 迈克尔逊干涉光路 图1 迈克尔逊干涉光路 在图1所示的光路中，M1是M1被G1半反射膜反射所形成的虚像。对观察者而言，两相干光束等价于从M1和M2反射而来，迈克尔逊干涉仪所产生的干涉花纹就如同M2与 （2）单色点光源的非定域干涉条纹?? 图2 点光源非定域干涉 图2 点光源非定域干涉 如图2所示，M2平行M1且相距为d。点光源S发出的一束光，对M2来说，正如S处发出的光一样，即SG=SG；而对于在E处观察的观察者来说，由于M2的镜面反射，S点光源如处于S2处一样，即SM 图3 干涉条纹 如果把观察屏放在垂直与S1、S2连线的位置上，则可以看到一组同心圆，如图3所示。而圆心就是S1 ?L= L?d时，展开上式并略去d2 ?L= 式中，φ是圆形干涉条纹的倾角。所以亮纹条件为 2d 由上式可见，点光源非定域圆形干涉条纹有如下几个特点：?? ①当d、λ一定时