迈克耳孙干涉仪的深入研究

迈克耳孙干涉仪是一种典型的分振幅双光束干涉装置，它不仅在历史上有非常重要的意义，而且至今有极重要的应用价值；利用它能观察和研究许多有意义的光学现象，因而在几乎所有光学教科书中都对它有较详细的介绍。本实验要求学生在了解迈克耳孙干涉仪的结构与原理，并初步掌握了它的调节方法的基础上，自行设计许多实验，对各种干涉现象进行深入的研究与讨论，从而深切理解光的波动本性，并提高设计实验的能力。

关于光的干涉
- 什么是光的干涉现象？在光的干涉区域是否一定有明暗或彩色条纹？你能举出无条纹的干涉现象吗？
- 什么是“相干光”、什么是“非相干光”、什么是“部分相干光”？两束光相干的条件是什么？同一点光源在不同方向发出的光相遇时，能否相干？同一光源的不同点所发出的光相遇时，能否相干？面光源所发的光，在什么条件下，也能相干？你能举出太阳光干涉的例子吗？
- 什么是相干长度？什么是相干时间？它们有什么关系？它们与光源的单色性由什么关系式表达？此关系式对白光也适用吗？为什么？
- 干涉相长与干涉相消的条件是什么？两束光发生相长干涉或相消干涉时，光能还守恒吗？
- 什么是干涉条纹的清晰度？两束光的干涉条纹清晰度与哪些因素有关？
- 什么是定域干涉和非定域干涉？它们分别在什么条件下出现？能举出你见到过的定域和非定域干涉的例子吗？杨氏干涉条纹是定域的吗？能否用激光产生非定域干涉？如能，请举出例子。
- 什么是等厚干涉和等倾干涉？它们分别在什么条件下出现？能举出你见到过的等厚和等倾干涉的例子吗？有没有既是等厚又是等倾的干涉？如有，请举出例子。有没有既不是等厚又不是等倾的干涉？如有，请举出例子。
- 如何根据等倾干涉条纹来判断M1和M2ˊ的平行度？
- 用汞绿光546.1nm照明迈克耳孙干涉仪，条纹可见度随光程差将如何变化？
- 低压汞灯和高压汞灯黄双线的干涉图有何异同？
- 以高压汞灯黄双线的干涉图为例，试说明谱线的线型、线宽δλ和双线波长Δλ对干涉图各有什么影响？
- 许多眼镜片上镀有增透膜，这种增透膜前后两表面的干涉是定域的还是非定域的？是等厚的还是等倾的？为什么？
关于迈克耳孙干涉仪
- 什么是迈克耳孙干涉仪？迈克耳孙最早用它来做什么？结果如何？后来用它来做什么？结果如何？
- 迈克耳孙干涉仪的结构如何？它主要由哪几部分组成？各有什么功能？
- 迈克耳孙干涉仪中为什么要用半反射镜？它的反射率是否为50％？它的透射率应该大于、小于或等于它的反射率？为什么？这种半反射镜的半反射膜一般是用金属还是介质材料制成的？它们各有什么优缺点？
- 迈克耳孙干涉仪中为什么要用补偿板？对补偿板有什么要求？如只用单色光为光源，是否仍然需要补偿板？为什么？
- 对迈克耳孙干涉仪的两块反射镜的反射膜有什么要求？它们一般是用金属还是介质材料制成的？各有什么优缺点？
- 为什么说图1所示的迈克耳孙干涉仪结构原理与光路图是错误的？请指出它的两个错误并改正之。

迈克耳孙干涉仪、各种光源（钠灯、汞灯、白炽灯、氦氖激光器等）、各种直径和焦距的透镜、各种颜色的滤光片、宽度可调的光缝、米尺、千分尺、薄玻璃片、毛玻璃片等。

基于激光的实验内容
- 设计实验，观察激光的定域干涉。
- 设计实验，证明等倾干涉定域在无限远。
- 设计实验，测出等厚干涉定域在何处，验证该定域位置与两反射镜相对位置的关系。
基于汞灯、钠灯的实验内容
- 已知钠灯中有两条波长相近、强度相同的黄色谱线。用钠灯照射迈克耳孙干涉仪，并调节两反射镜的相对位置，你看到怎样的现象？试分析讨论产生这些现象的原因，并由此测出两黄光的平均波长、波长差和钠黄光的相干长度。
- 设计实验，观察汞绿光的非定域干涉。
- 已知汞灯中有两条波长相近、强度相当的黄色谱线，测出两黄光的平均波长、波长差和相干长度。
- 已知汞灯中有两条波长相近、强度相当的紫色谱线，测出两紫光的平均波长、波长差和相干长度。
基于白光的实验内容
- 设计实验，观察白光的干涉条纹，并讨论出现干涉条纹的条件和条纹形状。
- 在迈克耳孙干涉仪的一臂光路上插入一块薄平行玻璃片，调节两反射镜的相对角度和位置，你看到怎样的现象？试分析讨论产生这些现象的原因，并利用该干涉仪测出此玻璃片材料的折射率。（提示：玻璃片的厚度可用千分尺测出。）
- 设计实验，利用迈克耳孙干涉仪估测各种滤光片的单色性。（提示：可估测白光通过它们后的相干长度而得。）