迈克尔逊干涉仪实验报告
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2023年3月17日发(作者：怎样合理饮食)百度文库-让每个人平等地提升自我
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迈克尔逊干涉仪实验报告思考题
篇一：迈克尔逊干涉仪实验思考题
1.实验中毛玻璃起什么作用？为什么观察等倾干涉条
纹要用通过毛玻璃的光来照明？
等倾干涉的条纹级次只与入射光的角度相关（因为d不
变），不同入射角对应不同的光程差，相同入射角对于相同
光程差，也就对于相同的明暗条纹，与光源的位置无关，因
此面光源照明时，面光源上各个点源都形成一套条纹且条纹
明暗大小一致而且互不错位，它们的非相干叠加的结果是使
条纹的明暗对比增强，利于观测。??目前实验的光源一般为
激光器，用它产生等倾条纹时，人们嫌它发出的激
光方向性太好，不能呈现完满的等倾条纹，为此在光路中有
意加入毛玻璃作为散射板，将定向激光光束转化为扩展光源
2.迈克尔逊干涉仪常被用来测量空气的折射率。请说
明测量原理并导出测量公式。
若将短焦距的发散激光束入射至迈克尔逊干涉仪，经M1、
M2反射后，相当于由两个相干性极好的虚光源S1和S2发出
的球面波前形成的干涉。由于在M2与接收屏之间的空间中
传播的光波处处相干，故干涉图象的形状与接收屏的位置和
取向有关。当M2平行于M1’，接收''SSSS2时，条纹为椭圆
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簇或直线簇；此121屏垂直于时，条纹为同心圆环；当接收
屏不垂直
外，干涉环的吞吐，移动的规律与等倾干涉时相同。
在调出非定域圆条纹的基础上，将小气室插入到图1所
示的位置中，把小气室加压，使气压变化?P1，从而使气体
的折射率改变?n。当气室内压逐渐升高时，气室所在范围内
光程差变化2D?n，在白屏上可观察到干涉条纹也在不断变化，
记下干涉条纹变化的总数N条，则有2D?n?N?，得式中D为
小气室的厚度。
理论可以证明，当温度一定时，气压不太高时，气体折
射率的变化量?n与气压的变化量P成正比：
n?1?n???p常数p
n?1?
故
将（1）式代入上式可得：?nP?P
n?1?
N?P?2D?P(2)
公式(2)给出了气压为P时（实验中如有测量，则以测
量为准；如没有测量则以一个标准大气压为准）的空气折射
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率n，例如令P=760mmHg(即一个大气压)代入（2）式，就可
求出N?
一个大气压下的空气折射率n0。
?n?2D
篇二：“迈克尔逊干涉仪”实验报告
“迈克尔逊干涉仪”实验报告
【引言】
迈克尔逊干涉仪是美国物理学家迈克尔逊
(son)发明的。1887年迈克尔逊和莫雷(Morley)
否定了“以太”的存在，为爱因斯坦的狭义相对论提供了实
验依据。迈克尔逊用镉红光波长作为干涉仪光源来测量标准
米尺的长度，建立了以光波长为基准的绝对长度标准，即
1m=1553164．13个镉红线的波长。在光谱学方面，迈克尔
逊发现了氢光谱的精细结构以及水银和铊光谱的超精细结
构，这一发现在现代原子理论中起了重大作用。迈克尔逊还
用该干涉仪测量出太阳系以外星球的大小。
因创造精密的光学仪器，和用以进行光谱学和度量学的
研究，并精密测出光速，迈克尔逊于1907年获得了诺贝尔
物理学奖。
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【实验目的】
（1）了解迈克尔逊干涉仪的原理和调整方法。（2）
测量光波的波长和钠双线波长差。
【实验仪器】
迈克尔逊干涉仪、He-Ne激光器、钠光灯、扩束镜
【实验原理】
1.迈克尔逊干涉仪结构原理
图1是迈克尔逊干涉仪光路图，点光源S发出的光射在
分光镜G1，G1右表面镀有半透半反射膜，使入射光分成强
度相等的两束。反射光和透射光分别垂直入射到全反射镜M1
和M2，它们经反射后再回到G1的半透半反射膜处，再分别
经过透射和反射后，来到观察区域E。如到达E处的两束光
满足相干条件，可发生干涉现象。
G2为补偿扳，它与G1为相同材料，有相同的厚度，且
平行安装，目的是要使参加干
涉的两光束经过玻璃板的次数相等，波阵面不会发生横
向平移。
M1为可动全反射镜，背部有三个粗调螺丝。
M2为固定全反射镜，背部有三个粗调螺丝，侧面和下面
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有两个微调螺丝。
2.可动全反镜移动及读数
可动全反镜在导轨上可由粗动手轮和微动手轮的转动
而前后移动。可动全反镜位置的读数为：
××.□□△△△(mm)
（1）××在mm刻度尺上读出。
（2）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。
（3）微动手轮：每转一圈读数窗口内刻度盘转动一格，
即可动全反镜移动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。
-Ne激光器激光波长测试原理及方法
光程差为：??2dcos?
???2dcos???
k?(明纹)???(2k?1)?
2
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(暗纹)当θ=0时的光程差δ最大，即圆心所对应的干
涉级别最高。转动手轮移动M1，当d增加时，相当于增大了
和k相应的θ角（或圆锥角），可以看到圆
环一个个从中心“冒出”；若d减小时，圆环逐渐缩
小，最后“淹没”在中心处。
每“冒”出或“缩”进一个干涉环，相应的光程差改变
了一个波长，也就是M1与M2’之间距离
变化了半个波长。
若将M1与M2
’之间距离改变了△d时，观察到N个干涉环变化，则
?d?N?
?
2
或
??
2?d
N
由此可测单色光的波长。
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4.钠双线波长差的测量原理和测量方法
从条纹最清晰到条纹消失由于M1移动所附加的光程差：
Lm?k?2?(k?12)?钠双线波长差:???
2
2Lm
Lm是视场中的条纹连续出现两次反衬度最低时M1所
移动的距离。
【实验内容】
1.测He-Ne激光的波长
(1)激光直接照射到分光板中部，调整调节螺丝使观察
屏上的最大最亮的2个反射点严格重合。
(2)放入扩束镜,使光斑均匀地射到分光板上，调节拉簧
螺丝，使屏上出现的圆环的圆心移动到观察屏中央。
(3)调节微调鼓轮向一个方向转动几圈，当看到观察屏
上有条纹吞吐了,记录M1的初试位置d1。
(4)继续转动微调鼓轮，每吞吐50个条纹记录一次M1
的位置,连续记录8组数据。
2.测钠光的双线波长差
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(1)点亮钠光灯，使光源与分光板等高并且位于分光
板和M2镜的中心连线的延长线上。转动粗调手轮，使M1和
M2至G1的距离大致相等。
(2)取下并轻轻放置好观察屏，直接用眼睛观察。仔细
调节M2后面或下方的调节螺丝，应能看到钠光的等倾条纹。
(3)转动粗调手轮，找到条纹变模糊位置，调好标尺零
点。用微调手轮继续缓缓移动M1，同时仔细观察至条纹反衬
度最低时记下M1的位置。随着光程差的不断变化，按顺序
记录六次条纹反衬度最低时M1的位置读数。相邻两次读数
差等于Lm的值。
1.测He-Ne激光的波长
?
?公＝6328A，
E?
?公?公
6563－6328
?100％＝?100％?3.7％。
6328
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2.测钠光的双线波长差
?
5893A，
??Lm1??Lm2??Lm30.86860+0.87229+0.92157-3-36
m?=?10m=0.29580?10m=2.9580?10A
??58932
????A?5.87A。6
2m2?2.9580?10
2
??0?5.97A，
?
E?
??－??0
??0
?100％＝
5.87－5.975.97
?100％?1.7％。
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1、迈克尔逊干涉仪是精密仪器，在旋转调整螺丝和手
轮时手要轻，动作要稳。切勿用手触摸镜片。
2、调测微尺零点方法：先将微调鼓轮沿某一方向（按
读数的增或减）旋转至零线，然后以同方向转动粗调鼓轮对
齐读数窗口中某一刻度，以后测量时使用微调鼓轮须向同一
方向旋转。3、微调鼓轮有方向空程，实验中如果中途反向
转动，则须重新调整零点。4、用激光束调节仪器时，应防
止激光束射入眼睛，使视网膜受伤。
【预习思考题】
（1）说明迈克尔逊干涉仪各光学元件的作用，并简要
叙述调出等倾干涉条纹的方法及注意事项。
答：在迈克尔逊干涉仪光路图中，分光板G1将光线分
成反射与透射两束；补偿板G2使两束光通过玻璃板的光程
相等；定镜M２和动镜M１分别反射透射光束和反射光束；
凸透镜将激光汇聚扩束。
/
要获得等倾干涉条纹花样，就必须使M１和M2（M2的
虚像）相互平行，即M１和M2相互垂直。另外还要有较强
而均匀的入射光。调节的主要程序是：
①用水准器调节迈氏仪水平；目测调节激光管（本实
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验室采用激光光源）中心轴线，凸透镜中心及分束镜中心三
者的连线大致垂直于定镜M２。
②开启激光电源，用纸片挡住M１，调节M２背面的
三个螺钉，使反射光点中最亮的一点返
/
回发射孔；再用同样的方法，使M１反射的最亮光点返
回发射孔，此时M１和M2基本互相平行。
③微调M２的互相垂直的两个拉簧，改变M２的取向，
直到出现圆形干涉条纹，此时可以认
/
为M１与M２已经平行了。同方向旋动大、小鼓轮，
就可以观察到非定域的等倾干涉环纹的“冒”或“缩”。注
意事项：
①迈克尔逊干涉仪是精密仪器，在旋转调整螺丝和手轮
时手要轻，动作要稳。切勿用手触摸镜片。
②调测微尺零点方法：先将微调鼓轮沿某一方向（按读
数的增或减）旋转至零线，然后以同方向转动粗调鼓轮对齐
读数窗口中某一刻度，以后测量时使用微调鼓轮须向同一方
向旋转。③微调鼓轮有方向空程，实验中如果中途反向转
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动，则须重新调整零点。④用激光束调节仪器时，应防止
激光束射入眼睛，使视网膜受伤。
（2）如何利用干涉条纹的“冒出”和“缩进”现象，
测定单色光的波长？
答：每“冒出”或“缩进”一个干涉环，相应的光程差
改变了一个波长，也就是M与M’
12之间距离变化了半个波长。若将M与M’之间距离改
变了△d时，观察到N个干涉环变化，
12则
篇三：迈克尔逊干涉实验思考题
迈克尔逊干涉实验思考题
1、什么是干涉？什么是光的干涉？光的干涉有哪些必
要与先决条件？什么是想干光？
2、光的干涉实验现象是什么？本实验光的干涉现象是
什么？
3、在物理光学中有两类光的干涉现象，一种是等厚干
涉，一种是等倾干涉，什么是等倾干涉？“等倾”是什么概
念？指的是谁和谁的夹角？
4、等倾干涉是哪两束光在什么条件下出现的什么光学
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现象？此现象与等厚干涉的牛顿环有什么区别？
5、激光经扩束镜后的光线是平行光吗？为什么？激光
经扩束镜后的光线与等倾干涉现象有何关系？如果激光经
扩束镜后的光线是平行光又会出现什么干涉现象？为什
么？
6、迈克尔逊干涉仪是一种分振幅双光束干涉仪，在实
验中，激光光束是如何分解的？分解后的两束光经定反射镜
和动反射镜回到观察屏出现等倾干涉的实验条件是什么？
7、补偿板的作用是什么（请详细说明）？取消补偿板
还能实现光的等倾干涉现象吗？为什么？
8、在实验中，为了说明问题的方便把哪一个反射镜虚
拟化？虚拟化的前提是什么？
9、在实验中，正确的操作是我们看到：观测屏会出现
明暗相间的等倾干涉同心圆环。这说明形成干涉的两束光是
平行光汇聚同一圆环，为什么？这两束光与各自的反射镜法
线反射角是什么状态？如果不平行会出现什么实验现象？
为什么？
10、形成等倾干涉的两束光的光程差公式，讲义上直接
给出了，请予以详细说明。
11、本实验的实验条件是什么？用什么实验方法能达到
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实验条件？具体如何操作？每一步骤的目标是什么？具体
如何操作？
12、在本实验中，观测屏出现什么实验现象才可记录实
验数据？为什么？等倾干涉中心圆斑干涉现象与牛顿环干
涉圆斑有何区别？
13、什么是实验计数的条件？有些什么要求？在实验计
数中，干涉圆环中心发生漂移是什么光学现象？为什么必须
克服才能继续实验？
如何操作？请具体说明。
14、当动反射镜与定反射镜的虚像之间发生多大位移，
会使两束光的光程差增加或减少一个波长？为什么？请详
细说明。动反射镜与定反射镜的虚像之间的最大位移应小于
40mm，为什么？
15、在实验操作中，要求在记录数据的过程中（即观察
干涉圆环的璇入和涌出），旋转微调齿轮时是不能反转的，
否则实验失败，为什么？微调齿轮的读书空程差有多大？
16、为什么等倾干涉形成同一圆心圆环？扩束镜的作用
是什么？如果改用平行光作为做干涉光源会出现什么光学
现象？以上都请详细说明。
17、在整个的实验操作过程中，在找到等倾干涉同心圆
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环过程中，运用的是什么光学原理？为什么？请具体说明。
18、为什么本实验要求面积是整个观测屏的三分之一？
两个虚拟参考面的空间距离如何调整？实验原理是什么？
具体如何操作？
19、最小等倾干涉圆环是干涉屏上哪一个干涉圆环？为
什么？
20、为什么在实验中要求，等倾干涉圆环变化是“旋入”
式？最小的等倾干涉圆环面积在实验中是增大还是减小？
21、螺旋测微仪的原理是什么？实验中如何计数？什么
是螺旋测微仪的正向旋转？实验中对此有哪些要求？为什
么？
22、在实验中，是否有等厚干涉？发生等厚干涉的实验
条件是什么？等倾、等厚干涉是交替变化还是同时发生？为
什么？请详细说明。
23、在实验中，由最小倾角的等倾干涉圆环转化为等厚
干涉的圆斑时，形成干涉两束光的光程差是增大还是减小？
是指谁的光程？是指谁的光程差？此时的状态是什么？
24、最靠近中心圆斑的干涉圆环，当转动螺旋测微仪正
转时，使得干涉圆环发生陷落中心，此刻，形成干涉两束光
的光程差减小一个波长。为什么？请详细说明。
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25、实验数据是“旋入”100个波长，所对应两个虚拟
参考面空间距离变化的波长是多少个？为什么？为什么最
后的数据还必须乘以20倍？