大学物理学文

大学物理实验论文—迈克尔逊干涉仪

姓名:顾红丽

班级:机械工程及其自动化3班

学号:100104302

摘 要:

迈克耳孙干涉仪,(英文:Michelsoninterferometer)是光学干涉仪中最常见的一种,其发明者是美国物理学家阿尔伯特亚伯拉罕迈克耳孙.迈克耳孙干涉仪的原理是一束入射光分为两束后各自被对应的平面镜反射回来,这两束光从而能够发生干涉.干涉中两束光的不同光程可以通过调节干涉臂长度以及改变介质的折射率来实现,从而能够形成不同的干涉图样.迈克耳孙和爱德华威廉姆斯莫雷使用这种干涉仪于1887年进行了着名的迈克耳孙-莫雷实验,并证实了以太的不存在.

关键字:

迈克耳孙干涉仪以太迈克耳孙

英文译文:

UniversityPhysicsExperimentofMichelsoninterferometer

Name:GuHongli

Class:MechanicalEngineeringanditsautomationclass3number:100104302

Abstract:

Michelsoninterferometer,(inEnglish:Michelsoninterferometer)isanopticalinterferometerisoneofthemostmon,itsinventorisanAmericanphysicistAlbertAbrahammichelson.Michelsoninterferometerprincipleistheincidentlightbeamintotwobeamsafterareeachcorrespondingtoaplanemirrorreflectingback,thetwobeaminterferenceandthuscanhappen.Twobeaminterferenceindifferentopticalpathcanbeadjustedbytheinterferencearmlengthsaswellaschangesinrefractiveindextoachieve,whichcanformadifferentinterferencepattern.EdwardWilliamsMichelsonandMorleyusingthisinterferometerwasconductedin1887thefamousMichelson-Morleyexperiment,andconfirmedtheethericdoesnotexist.

Keyword.

MichelsoninterferometerEtherMichelson

Michelsoninterferometer:Opticalinterferometerisoneofthemostmon,itsinventorisanAmericanphysicistAlbertAbrahammichelson.Michelsoninterferometerprincipleistheincidentlightbeamintotwobeamsafterareeachcorrespondingtoaplanemirrorreflectingback,thetwobeaminterferenceandthuscanhappen.Twobeaminterferenceindifferentopticalpathcanbeadjustedbytheinterferencearmlengthsaswellaschangesinrefractiveindextoachieve,whichcanformadifferentinterferencepattern.EdwardWilliamsMichelsonandMorleyusingthisinterferometerwasconductedin1887thefamousMichelson-Morleyexperiment,andconfirmedtheethericdoesnotexist.

正文-引言:

科学技术的进步与相关仪器的联系是非常密切的,不同的实验需要不同的仪器来协助完成,而不同的仪器有不同的制作原理,同时需要不同的方法进行操作.本文通过描述迈克尔逊干涉仪的产生以及其原理和应用来说明实验的精密性和实验仪器对科学技术所起到的推动作用.我们要掌握迈尔逊仪结学会它调倾条纹条纹条变规学会迈尔逊仪测单长测钠黄光双线长,钠光长学会迈尔逊仪测是实现学仪器计术着广泛应迈尔逊仪测长小长长1887年迈克尔逊和莫雷(Morley)利用它作了着名的"以太漂移"实验,是狭义相对论的实验基础之一之后人们利用它将标准米的长度通过波长表示出来,利用它很方便地测定气体的折射率,利用它的干涉效应来研究光谱线的精细结构,利用它来讨论时间相干性自从激光问世以后,迈克尔逊干涉又充满了新的活力,特别是在现代激光光谱学领域中有着广泛而重要的应用.干涉条纹是等光程差点的轨迹,因此,要分析某种干涉产生的图样,必求出相干光的光程差位置分布的函数.

若干涉条纹发生移动,一定是场点对应的光程差发生了变化,引起光程差变化的原因,可能是光线长度L发生变化,或是光路中某段介质的折射率n发生了变化,或是薄膜的厚度e发生了变化.

1.图中M1和M2是在相互垂直的两臂上放置的两个平面反射镜,其中M1是固定的,M2由精密丝杆控制,可沿臂轴前,后移动,移动的距离由刻度转盘(由粗读和细读2组刻度盘组合而成)读出.在两臂轴线相交处,有一与两轴成45°角的平行平面玻璃板G1,它的第二个平面上镀有半透(半反射)的银膜,以便将入射光分成振幅接近相等的反射光和透射光,故G1又称为分光板.G2也是平行平面玻璃板,与G1平行放置,厚度和折射率均与G1相同.由于它补偿了光线和因穿越G1次数不同而产生的光程差,故称为补偿板透过G1向着M1前进,这两束光分别在M2,M1上反射后逆着各自的入射方向返回,最后都达到E处.因为这两束光是相干光,因而在E处的观察者就能够看到干涉条纹.由M1反射回来的光波在分光板G1的第二面上反射时,如同平面镜反射一样,使M1在M2附近形成M1的虚像M1′,因而光在迈克尔逊干涉仪中自M2和M1的反射相当于自M2和M1′的反射.由此可见,在迈克尔逊干涉仪中所产生的干涉与空气薄膜所产生的干涉是等效的.当M2和M1′平行时(此时M1和M2严格互相垂直),将观察到环形的等倾干涉条纹.一般情况下,M1和M2形成一空气劈尖,因此将观察到近似平行的干涉条纹(等厚干涉条纹).迈克尔逊干涉仪的主体结构包括:(1)底座(2)导轨(3)拖板部分(4)定镜部分(5)读数系统和传动部分(6)附件倾样调He-Ne激光器波长的测测钠光双线波长样调的测迈克尔逊曾用它完成了三个着名的实验:否定"以太"的迈克尔逊—莫雷实验,(2)分析光谱精细结构,(3)利用光长标定长度单位.【注意事项】(1)迈克尔逊干涉是精密仪器,实验者应细心操作.千万不要用手触摸光学表面,且防止唾液溅到光学表面上.(2)在调节螺钉和转动手轮时,一定要轻,慢,决不能强扭硬扳.3)反射镜背后的粗调螺钉不可旋得太紧,用来防止镜面的变形.(4)在调整反射镜背后粗调螺钉时,先要把微调螺钉调在中间位置,以便能在两个方向上作微调.5)测量中,转动手轮只能缓慢地沿一个方向前进(或后退),否则会引起较大的空回误差.迈克尔逊干涉仪是美国物理学家迈克尔逊和莫雷为进行"以太漂移实验"于1883年创制的.在光的电磁理论与爱因斯坦相对论形成之前,大多数物理学家相信光波在一种称为"以太"的物质中传播,这种物质充满整个宇宙空间.迈克尔逊和莫雷试图用迈克尔逊干涉仪测量出地球相对于以太的运动.他们预计这种相对运动会导致将仪器旋转90后能观察到4/10个条纹的移动,实际观察到的结果是少于1/100.这个结果令迈克尔逊感到十分失望,但他们因此却创制了一个精密度达四亿份之一米的测长仪器并运用这套仪器转向长度的测量工作.1907年,迈克尔逊由于在"精密光学仪器和用这些仪器进行光谱学的基本量度"的研究工作而荣获诺贝尔物理学奖金直到爱因斯坦于1905年提出了相对论,指出光速不变,即真空中光波相对于所有惯性参考系的速度都是相同的值C.检测想的以太概念被彻底的抛弃.迈克尔逊-莫雷所得的否定结果给相对论以很大的实验支持.它因此被称作历史上最有意义的"否定结果"实验("negative-result"experiment).