迈克尔孙干涉仪的调节和使用教学内容

迈克尔孙干涉仪的调节和使用,大连大学物理科学与技术学院,主讲教师：部德才,目 录,一. 背景知识介绍 二. 实 验 目 的 三. 实 验 原 理 四. 实 验 内 容 五. 注 意 事 项,迈克耳孙（A.A.Michelson） 美籍德国人,背景知识介绍,迈克尔孙干涉仪在科学发展史上起了很大的作用; 著名的迈克尔孙干涉实验否定了“以太”的存在; 发现了真空中的光速为恒定值，为爱因斯坦的相对论奠定了基础; 迈克尔孙于1907年获得了诺贝尔物理学奖。,实 验 目 的,了解迈克尔孙干涉仪的结构和工作原理，掌握其调节和使用方法。 通过观察实验现象，加深对干涉原理的理解。 学习迈克尔孙干涉仪测定波长的方法。,半透半反膜,M1和M2是精密磨光的平面反射镜， 分别装在相互垂直的两臂上， M2固定， M1而可通过精密丝杆 沿臂长的方向移动。,G1和G2是两块完全相同的玻璃板,G2被称为补偿板，是为了使光束2也同光束1一样地 三次通过玻璃板，以保证两光束间的光程差不致过大。,M1和M2与G1和G2 成45角倾斜安装。,在G1的后表面上镀有半透明的银膜， 能使入射光分为振幅相等的反射光和透射光。,实验原理迈克尔孙干涉仪的结构与光路,半透半反膜,实验原理迈克尔孙干涉仪的结构与光路,由于G1银膜的反射， 使在M1 附近形成M2的一个虚像M2,当调节M2使M1与M2相互精确地垂直， 在屏幕上可观察到圆形的等倾条纹,因此光束1 和光束2 的干涉 等效于由M1 和M2之间 空气薄膜产生的干涉,光程差：,实验原理迈克尔孙干涉仪的结构与光路,当,测波长：,实验原理干涉条纹,实验原理仪器调节与读数方法,光源,定镜M2,动镜M1,玻璃板G1,玻璃板G2,主尺,粗调手轮,观测屏,底座,读数窗口,微调手轮,实验原理仪器调节与读数方法,M1在导轨上由粗动手轮和微动手轮的转动而前后移动。 M1位置的读数为：. (mm) 在mm刻度尺上读出。 粗动手轮：每转一圈可动全反镜移动1mm，读数窗口内刻度盘转动一圈共100个小格，每小格为0.01mm，由读数窗口内刻度盘读出。 微动手轮：每转一圈读数窗口内刻度盘转动一格，即M1移动0.01mm，微动手轮有100格，每格0.0001mm，还可估读下一位。由微动手轮上刻度读出。 注意螺距差的影响。,主尺,粗动手轮读数窗口,微动手轮,最后读数为：33.52246mm,实验原理仪器调节与读数方法,实 验 内 容,调节迈克尔孙干涉仪，观察等倾干涉条纹 测氦氖激光的波长,注 意 事 项,为了使测量结果正确，必须避免引入空程，应将手轮按原方向转几圈，直到干涉条纹开始均匀移动后，才可测量。 迈克耳孙干涉仪是精密光学仪器，绝对不能用手去触摸各光学元件，也不许用任何东西擦拭。 不可动的部件：动镜后部的螺钉、动镜 需要调节的部件：光源、定镜螺钉（2粗调 2细调）、粗动手轮与微动手轮 在操作时应注意安全，不要让激光直射入人眼，以防烧伤眼睛。光纤易断，不可压折。,预习思考题,1、根据迈克耳孙干涉仪的光路，说明各光学元件的作用。 2、实验中如何利用干涉条纹测出单色光的波长？计算一下，氦氖激光波长为632.8nm，当k=100时，d应为多大？,