在物理学史上，迈克尔逊曾用自己发明的光学干涉仪器进行实验.doc

浅谈迈克尔逊干涉仪 材料科学与工程 0510班 韩达 0120501010618 在物理量的测量中，有时由于被测量量过分小，以至无法被实验者或仪器直接感受和反应，此时可先通过一些途径将被测量量放大，然后再进行测量，放大被测量量所用的原理和方法称为放大法。 光的干涉是重要的光学现象之一，是光的波动性的重要实验依据。两列频率相同、振动方向相同和位相差恒定的相干光在空间相交区域将会发生相互加强或减弱现象，即光的干涉现象。－7～8×10－7 m之间)，根据干涉条纹数目和间距的变化与光程差、波长等的关系式，可以推出微小长度变化(光波波长数量级)和微小角度变化等迈克尔逊干涉仪是1883年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。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。 （2）干涉原理：从光源 S 发的光照射到分光镜 G 1 上，光被分成两束，反射光入射到平面反射镜 M 1 , 透射光经补偿镜 G 2 入射到平面反射镜 M 2 ，两束光分别被 M 1 、 M 2 反射，重新在 G 1 处会合，若满足相干条件就会产生干涉效应。 迈克尔逊干涉仪产生干涉的原理与“空气平板”所产生的干涉相同，在测量光波长时，首先将仪器调出较少的等倾条纹，仪器的附加光程为入 /2 。则中央处的光程差： Δ =2h+ 入 /2 （ 5 — 1 ） 式中： h — M 1 与 M 2 之间的距离 入 — 光源的波长 若中央调成一个暗斑时，则光程差 Δ = （ m + 1/2）入 （ 5 — 2 ） 由式（ 1 — 1 ） 和 （ 1 — 2 ）得： : 2 h = m 入 2 Δ h = Δ m 入 其中： Δ h = h 1 - h 2 Δ m = m 1 - m 2 式中： Δ h — M 1 移动的距离 Δ m — 暗斑变化的次数 当 Δ m = 1 时 , 则 Δ h = 入 /2 就是说，当中心暗斑变化一次（即移动一个条纹）时， M 1 移动了入 /2 的距离，所以 : 入 = 2 Δ h / Δ m ( 5 — 3 ) 用上式就可计算出被测光源的波长。 （二）迈克尔逊干涉仪的应用： 1．如何用麦克尔干涉仪测量固体透明波片折射率或厚度 用白光作为光源，当视场中间出现中央亮条纹时，在M2和G1之间放入折射率为n，厚度为的透明物体，则此时程差要比原来增大 △L=2l×(2n-1) 因而中央条纹移出视场范围，如果将M2向G1前移d，使d=△L/2,则中央条纹会重新出现，测出d及l,可由式d=l(n-1)求得折射率。 2．测量微小位移 可以根据公式△d=N×λ/2求得，N是单色光的波长，N是干涉条纹吞吐的次数，在波长λ已知的情况下，就可求出微小位移了。 3．测光波波长 通过移动M 1的位置，使M 1与M 2之间的距离d增加，对于屏上的某一级条纹，会增加相应的θ角，因此，条纹将沿半径向外移动，从屏上会看到干涉环从中心“冒”出来，反之，当距离d减少时，干涉环会一个一个向中心“缩”进去。每“冒”或“缩”进一个干涉环，相应的光程差改变了一个波长，所以，当距离改变了△d时，观察到了N个干涉环，则有：△d=N×λ/2 从而可以测光波波长。 （三）结论 迈克尔逊干涉仪利用干涉现象在照相技术、测量技术、平面角检测技术、材料应力及形变研究等领域有着广泛地应用。 《光学近代物理》 钟锡华 《光学》 郭光灿 《麦克尔孙干涉仪