16邁克爾遜干涉儀調(diào)整和應(yīng)用

1、實驗實驗16邁克爾遜干涉儀調(diào)整和應(yīng)用邁克爾遜干涉儀調(diào)整和應(yīng)用邁克爾遜（AlbertAbrhamMichelson18521931）是美國芝加哥大學著名的實驗物理學家，1881年邁克爾遜制成了可以測定微小長度、折射率和光波波長的第一臺干涉儀。邁克爾遜用這種干涉儀做了歷史上極有價值的三個實驗：1887年他與莫雷（Mley，1838—1923）合作，完成了非常著名的邁克爾遜—莫雷“以太”漂移實驗，實驗結(jié)果否定了“以太”的存在，解決了當時關(guān)于“

2、以太”的爭論，并確定光速為定值，從而為愛因斯坦（Einstein，1879—1955）創(chuàng)立狹義相對論鋪平了道路；1896年邁克爾遜和莫雷最早用干涉儀觀察到氫的Hａ線是雙線結(jié)構(gòu)，并系統(tǒng)地研究了光譜線的精細結(jié)構(gòu)，這在現(xiàn)代原子理論中起了重要作用；邁克爾遜首次用干涉儀測得鎘紅線波長（λ=643.84696nm），并以此波長測定了標準米的長度（1m=1553164.13鎘紅線波長），為用自然基準（光波波長）來代替實物基準（鉑銥米原器）準備了條件。

3、邁克爾遜因為精密光學儀器和借助這些儀器所進行的光譜學和度量學研究等工作，獲1907年度諾貝爾物理學獎，成為第一位獲得諾貝爾物理學獎的美國人。邁克爾遜干涉儀是近代干涉儀的一個原型，在它基礎(chǔ)上發(fā)展起來的泰曼（Twyman）干涉儀，在制造高質(zhì)量的光學儀器工廠中應(yīng)用很廣，如用于檢測棱鏡、透鏡和平面鏡的質(zhì)量等。又如用于風洞中研究氣流變化的馬赫—曾德爾（Mach—Zehnder）干涉儀以及現(xiàn)代蓬勃發(fā)展的各類干涉調(diào)制光譜儀也是以此為基礎(chǔ)的。這些儀器在

4、近代物理和計量技術(shù)中被廣泛應(yīng)用。實驗?zāi)康暮蛯W習要求實驗?zāi)康暮蛯W習要求1了解邁克爾遜干涉儀的結(jié)構(gòu)、原理，掌握調(diào)節(jié)方法。2了解各類型干涉條紋的形成條件、花紋特點、變化規(guī)律及相互間的區(qū)別。3用邁克爾遜干涉儀測量光源波長。4用邁克爾遜干涉儀測量空氣折射率。閱讀資料閱讀資料《大學物理學》光的干涉中薄膜干涉和干涉儀的有關(guān)內(nèi)容。實驗儀器實驗儀器邁克爾遜干涉儀（WSM100200型）、多束光纖激光源（HNL55700，HeNe）、WAN12B型數(shù)顯空氣

5、折射率測量儀、觀察屏。邁克爾遜干涉儀是根據(jù)分振幅干涉原理制成雙光束干涉的精密實驗儀器。它的主要特點是：兩相干光束分離得很開；光程差的改變可以由移動一個反射鏡(或在一光路中加入另一種介質(zhì))得到。它由一套精密的機械傳動機構(gòu)和四片高質(zhì)量的光學鏡片安裝在一個很重的底座上構(gòu)成，其外形如圖161所示。調(diào)節(jié)底座上的三個底座調(diào)平螺釘1可使整個儀器水平。使用邁克爾遜干涉儀需要注意以下幾點：（1）在了解儀器的調(diào)節(jié)和使用方法之后才可以動手操作。（2）反射鏡

6、、分束板的光學表面絕對不可用手觸摸，也不要自己用擦鏡紙擦拭，在調(diào)整中應(yīng)盡量避免直對光學元件呼吸。（3）調(diào)整各部件用力要適當，不可強旋硬搬。（4）因為轉(zhuǎn)動微調(diào)手輪時，粗調(diào)手輪隨之轉(zhuǎn)動，但在轉(zhuǎn)動粗調(diào)手輪時微調(diào)手輪并不隨著轉(zhuǎn)動，因此為使讀數(shù)指示正確，需要調(diào)節(jié)測微尺的零點。方法是將微調(diào)手輪沿某一方向（如逆時針方向）旋轉(zhuǎn)至零，然后以同方向轉(zhuǎn)動粗調(diào)手輪對齊讀數(shù)窗口中的某一刻度，以后測量時使用微調(diào)手輪須以同一方向轉(zhuǎn)動。微調(diào)手輪有反向空程，實驗中如需反

7、向轉(zhuǎn)動，要重新調(diào)節(jié)零點。（5）使用完畢，應(yīng)適當旋松和背面的三個螺絲、水平拉簧螺釘和豎直拉簧螺釘，以免彈簧片和拉簧彈性疲勞。實驗原理實驗原理1干涉條紋的圖樣由圖162可知，是被反射所成的虛像。從觀察者看來，兩相干光束是從和反射而來，因此，我們把邁克爾遜干涉儀所產(chǎn)生的干涉等效為和之間的空氣膜所產(chǎn)生的干涉來進行分析研究。1.1點光源照明—非定域干涉條紋用凸透鏡會聚后的激光束，可以看成是一個很好的點光源。如圖163(a)所示，點光源發(fā)出的球面