迈克耳孙干涉仪
1883年,美籍德国物理学家迈克耳孙(Albert A. Michelson,1852-1931)为了研究地球对于“以太”的相对运动而设计制造了一台双光束分振幅干涉实验装置,他用这台装置与莫雷(Moley)合作进行了举世闻名的迈克耳孙-莫雷实验,该实验得到的地球上“以太风”为零的结果在物理学发展史上有十分重要的意义。由于本实验包含极为丰富的实验思想,其实验操作技巧又无一不与物理原理紧密联系,故实验前必须认真阅读实验原理和有关参考书,复习关于光的干涉的许多基本概念。
实验目的与要求
- 了解迈克耳孙干涉仪光路调节方法
- 研究定域干涉、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
- 利用迈克耳孙干涉仪测量氦氖激光的波长
实验原理
详见教材中的实验6-5
实验装置
实验内容
- 观察与分析He-Ne激光的非定域干涉现象(完成教材中对应的必做部分);
- 观察与分析低压钠灯的定域干涉现象,进行现象记录,理解定域干涉现象;
- 估测钠双线的波长差(选做)(钠光波长不需要测量).
实验过程注意事项
- 点光源的非定域干涉
- 利用激光光点粗调光路,调出干涉条纹,改变动镜的位置观察干涉条纹的形态大小疏密程度的变化;改变反射镜的法线方向,观察干涉条纹有什么变化。
- 测量激光波长前,消除粗调和细调鼓轮的螺距误差,观察窗中看到轮盘同方向旋转。
- 钠光的定域干涉
- 首先利用激光光源,调出直条纹,换上钠灯,取下光屏,用眼睛直接观察可看到钠光的直条纹。
- 移动动镜,干涉条纹有周期性的清晰模糊的变化。
- 观察直条纹和圆条纹成像质量的差异
- 仪器不确定度限值
- 微调鼓轮 0.00004mm
- 粗调鼓轮 0.004mm
数据处理
- 本实验做完后在记录本上完成数据处理。
- 点光源:
- 分析是否定域干涉,M1和M2’的相对位置,条纹圆、直、疏密的原因。
- 计算激光波长,不确定度评定,相对误差分析。
- 面光源:
- 分析是否定域干涉,不同形状的条纹定域在何处
- 为什么出现清晰-模糊的周期性变化。
参考资料
- 章志鸣,沈元华,陈惠芬. 光学(第二版). 北京:高等教育出版社. 2000,111~113
- 杨之昌,马秀芳. 物理光学实验. 上海:复旦大学出版社. 1993,8~26
- 张建卫,蒋玉龙,马秀芳,刘磊,沈元华. 迈克耳孙干涉仪中补偿板对单色光作用的研究. 光学仪器. 1998, 20(2):24~29
- 郑仁寿. 迈克耳孙干涉仪干涉条纹的数学表达式. 物理实验. 2000, 20(3): 44~46
- 栾兰,闪辉,马秀芳,沈元华. 迈克耳孙干涉仪测平行玻片折射率实验的进一步研究. 大学物理. 2000,19(11):20~23
讨论区
欢迎同学在此提问、讨论。 — 乐永康 2014/12/28 01:15
请问本实验使用得迈克耳孙干涉仪的型号是什么? —–周骏锋 8102/9/23/ 型号是WSM_100 有一篇文章讲定域干涉实验中的现象的,觉得挺好,放在下面:- 龙爱群,戚焕筠,马跃进.迈克尔逊干涉仪定域干涉中的几个问题.齐鲁师范学院学报.2012,4 第27卷,第2期 2019,10,25