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1、迈克尔逊干涉仪实验迈克尔逊干涉仪实验大学物理实验综合性实验综合性实验23背景知识介绍1883年物理学家迈克尔逊和莫雷合作，为证明“以太”存在设计制造了第一台用于精密测量的干涉仪-迈克尔逊干涉仪，它是在平板或薄膜干涉现象的基础上发展起来的。迈克尔逊干涉仪在科学发展史上起了很大的作用，迈克尔逊干涉实验否定了“以太”的存在。发现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。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19
2、07年获得了诺贝尔物理学奖。l1.熟悉迈克尔逊干涉仪的结构和工作原理；l2.掌握迈克尔逊干涉仪的调节方法，观察等倾干涉条纹；l3.测量半导体激光的波长；l4.测量纳黄光双谱线的波长差；l5.了解光源的时间相干性。实验目的l迈克尔逊干涉仪l半导体激光器l钠光灯l溴钨灯实验仪器实验原理点光源S，分光镜G1右表面镀有半透半反膜，使入射光分成强度相等的两束。全反射镜M1和M2：M2为固定全反射镜，背部有三个粗调螺丝，侧面和下面有两个微调螺丝。M1为可动全反射镜，背部有三个粗调螺丝。1.迈克尔逊干涉仪结构原理观察区E，如E处的两束光满足相干条件，可发生干涉现象。G2为补偿板，与G1为相同材料相同的厚度，
3、且平行安装。2.可动全反镜移动及读数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。3.半导体激光波长测试原理及方法在调出圆形干涉条纹的情况下，转动微调手轮，移动M1，可以看到条纹由中心向外涌出（或向中心涌入），在条纹开始涌出（或涌入）时，记下M1的位置d1
4、。再继续移动M1同时开始计数，当条纹涌出（或涌入）条纹数N时，记下M1的位置d2。计算出d=|d2-d1|，由公式测量半导体激光波长半导体激光波长，测量三次取平均，有效数字取三位。4.纳黄光双谱线的波长差的测量原理和测量方法转动手轮，移动M1，使干涉条纹对比度为零（或最大），记下M1的位置d1。再继续移动M1，使干涉条纹对比度再次为零（或最大），记下M1的位置d2。计算出d=|d2-d1|，由公式计算出黄光双谱线的波长差，取589.3nm。测量三次取平均，有效数字取三位。(1=589.0nm 2=589.6nm)5.实验注意事项 光学元件表面严禁触摸，精密仪器操作耐心细致，反射镜粗到微动螺丝不能出现拧紧拧死现象，出现不好调节情况及时报告指导教师。l1.为什么向“等光程”状态调节时，圆条纹变粗变疏？l2.迈克尔逊干涉仪中的圆状干涉条纹与牛顿环的性质是否相同？为什么？l3.如用白炽灯作光源，怎样调节干涉仪才能看到干涉条纹？思考题