大学物理 课件 波动光学4.pptx

授课教师XXX

第十三章波动光学

第一节相干光第二节杨氏双缝干涉第三节薄膜干涉第十三章波动光学第四节迈克尔逊干涉仪

13.4迈克尔逊干涉仪掌握迈克尔逊干涉仪的结构。掌握迈克尔逊干涉仪的干涉原理。了解迈克尔逊干涉仪在工程中的应用。学习要求

情境与问题热胀冷缩是自然界中十分常见的现象，金属受热也会膨胀，但是人眼几乎看不出来。用什么方法可以测量金属条微小的膨胀长度呢？

一、迈克尔逊干涉仪在迈克尔逊的时代，人们认为光和一切电磁波必须借助绝对静止的“以太”进行传播，而“以太”是否存在以及是否具有静止的特性，在当时还是一个谜。有人试图测量地球对静止“以太”的运动所引起的“以太风”，来证明以太的存在和具有静止的特性，但由于仪器精度所限，遇到了困难。麦克斯韦曾于1879年写信给美国航海年历局的D.P.托德，建议用罗默的天文学方法研究这一问题。迈克尔逊知道这一情况后，决心设计出一种灵敏度提高到亿分之一的方法，测出与有关的效应。阿尔伯特·亚伯拉罕·迈克尔逊

迈克尔逊干涉仪光路图平面镜（可移动）平面镜（固定）平面玻璃板（分光板）半透半反膜平面玻璃板（补偿板）观察屏

当M1，M2相互严格垂直时，M1，M2之间形成平行平面空气膜，这时可以观察到等倾条纹；当M1，M2不严格垂直时，M1，M2之间形成空气劈尖，这时可观察到等厚条纹。迈克尔逊干涉仪反射镜位置微小的变化，就会引起条纹产生涌出或湮灭，且每涌出或湮灭一条明纹（暗纹），反射镜位置改变照射光波长的1/2。因此，通过测量明纹或暗纹变化的级数，就能够算出反射镜移动的距离。如果让反射镜与金属条绑定，就能够测量出金属条在受热时膨胀的长度。

知识拓展迈克尔逊干涉仪应用1.激光干涉引力波天文台（LIGO）等诸多地面激光干涉引力波探测器的基本原理，就是通过迈克尔逊干涉仪来测量由引力波引起的激光光程的变化；2.被誉为空间引力波探测的“中国方案”-天琴计划，其干涉仪也是应用迈克尔逊干涉仪原理，通过测量两路激光的相位差来实现引力波的探测；3.。

信息与物理光纤陀螺仪光纤陀螺仪是一种基于光学原理的角速度测量仪器。其基本结构包括光源、光纤环路、探测器以及信号处理器。光源发出的光通过光纤分成两束，分别沿着光纤环路的顺时针和逆时针方向传播，传播一周后再次到达起点时，两束光将会发生干涉。在没有旋转的情况下，两束光相位差为零，形成零干涉；当光纤环路发生旋转时，光程会产生差异，导致两束光的相位差不为零，干涉光强发生变化；探测器测量光强的变化并将其转化为电信号；信号处理器根据干涉信号的振幅、频率和相位差计算出旋转角速度。

1.迈克尔逊干涉仪的结构2.迈克尔逊干涉仪的干涉原理3.4.

感谢【查阅资料】查阅资料，了解薄膜材料的其他应用。【作业】PX13-X；13-X