物理实验 迈克尔逊干涉实仪专题实验小论文

迈克尔逊干涉实仪专题实验小论文

计算机学院 信息安全专业 王宇航 09283020

迈克尔逊（Albert Abraban Michelson，1852－1931），美国物理学家。曾从事光速的精密测量工作，他首倡用光波波长作为长度基准。1881年，他发明了一种用以测定微小长度、折射率和光波波长的干涉仪（迈克尔逊干涉仪）。他与美国物理学家E.W.莫雷合作，进行了著名的迈克尔逊－莫雷实验，否定了“以太”的存在，为爱因斯坦建立狭义相对论奠定了基础。由于创制了精密的光学仪器和利用这些仪器所完成的光谱学和基本度量学研究，迈克尔逊于1907年获诺贝尔物理学奖金。

迈克尔逊干涉仪是用分振幅法产生双光束以实现干涉的精密仪器。它的设计精巧，用途广泛，不少其他干涉仪是由此派生出来的。迈克尔逊和他的合作者曾用这种干涉仪进行了三项著名的实验：1.迈克尔逊——莫雷实验，为爱因斯坦创立相对论提供了实验依据；2.镉红线的发现实现了长度单位的标准化；3.有干涉条纹可见度随光程变化的规律，可以推断光谱线的精细结构。

迈克尔逊干涉实仪专题实验分为三个实验，分别是测量图钠光双线波长差、白光干涉测量平板玻璃折射率、法布里——珀罗干涉仪测

量钠双线波长差。其核心都是迈克尔逊干涉仪的应用。对实验仪器的调整更是重要，由于仪器的精度限制，对其调整需十分谨慎。

测量图钠光双线波长差实验的实验原理是通过调节实验仪器得到干涉条纹，进而通过不断调整两个相干光源的光程差使光形成的干涉圆环时而清晰时而模糊，分别测量多次模糊时的光程差该变量即可得出最终结果。

白光干涉测量平板玻璃折射率的实验原理是通过迈克尔逊干涉仪调节出激光和白光的干涉图样后，利用光程差对白光的干涉图像的影响测量出光程差的改变量，进而间接测得玻璃折射率。其具体的操作步骤为先用激光调节好反射镜的平行，出现干涉条纹。然后换上白光调节仪器，在视野中出现白光的干涉条纹。然后加上玻璃后重新调节双镜的相对位置即改变光程差使白光干涉条纹再次出现。测得光程差的改变量，从而通过公式间接得到玻璃的折射率。

法布里——珀罗干涉仪测量钠双线波长差是通过调节实验仪器得到双环干涉条纹，进而通过不断调整两个相干光源的光程差使两种光形成的干涉圆环时而相距最远时而重合，分别测量多次相距最远时的光程差该变量即可得出最终结果。

通过对比这三个实验我们可以看到，迈克尔逊干涉实仪专题实验整体的实验方法是通过测量法，思想是等效和放大。通过将同一个光

源分成的两束光反射相互干涉形成的条纹，进行测量波长，钠光灯双线的波长差和间接测量玻璃折射率。

通过这个专题实验，我们可以深刻体会到迈克尔逊干涉仪及法布里——珀罗干涉仪的用途和使用方法；巩固对迈克尔逊干涉干涉原理、干涉仪的结构及调节方法的掌握；掌握用迈克尔逊干涉仪间接测量玻璃折射率的方法。这些精密的仪器制作和对不同实验要求的方法设计使得我更加对那些走在历史的前面的科学家们感到深深的敬意与赞叹。

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