邁克爾遜干涉儀實(shí)驗(yàn)論文

邁克爾遜干涉儀實(shí)驗(yàn)論文袁同慶網(wǎng)絡(luò)一班090602143摘要：物理實(shí)驗(yàn)課的開設(shè)對激發(fā)學(xué)生的求知欲,拓寬其知識面,培養(yǎng)其創(chuàng)新思維能力等方面都具有重要意義.本文以邁克耳遜干涉儀實(shí)驗(yàn)為例,討論了怎么利用邁克爾遜干涉儀測量透明介質(zhì)的折射率和厚度還討論了轉(zhuǎn)動手輪時(shí)干涉條紋的吞吐以及干涉條紋的疏密的原因,而且還對能否用點(diǎn)光源做該實(shí)驗(yàn)以及把單色光換成白光來做此實(shí)驗(yàn)想看到干涉條紋所滿足的條件做出了討論。關(guān)鍵字:折射率,厚度,干涉條紋吞吐,點(diǎn)光源,白光干涉。英文翻譯：Thephysicaltestclass'sstarttostimulatesstudent'sintellectualcuriosity,toexpanditsaspectofknowledge,toraiseaspectsandsoonitsinnovativeideaabilitytohavetheimportantmeaning.ThisarticleabdicatestheinterferometerexperimenttaketheMikeearasanexample,howdiscussedtoabdicatetheinterferometermeasurementtransparentmediumusingMichaeltherefractiveindexandthicknessAlsodiscussedrotateswhenthehandwheeltheinterferencefringeturnoveraswellastheinterferencefringedensityreason,whethermoreoveralsotousethepointsourcetodothisexperimentaswellastochangeintothemonochromaticlightthewhitelighttodothisexperimenttowanttoseetheinterferencefringesatisfiestheconditionhasmadethediscussion.Keyword:Refractiveindex,thickness,interferencefringeturnover,pointsource,whitelightinterference這學(xué)期,我們做了光學(xué)部分以及近代物理相關(guān)的實(shí)驗(yàn),下面就對邁克爾遜干涉儀這個(gè)實(shí)驗(yàn)做深入討論.通過做這個(gè)實(shí)驗(yàn),我熟悉了邁克爾遜干涉儀的結(jié)構(gòu)和工作原理,掌握了邁克爾遜干涉儀的調(diào)節(jié)方法,觀察到了等傾干涉條紋,并且測量到了半導(dǎo)體激光的波長,還了解到了時(shí)間的相干,但深入思考,想到了一下幾個(gè)問題:(1)怎么利用邁克爾遜干涉儀測量透明介質(zhì)的折射率，怎么用邁克爾遜干涉儀測量一個(gè)玻璃薄片的厚度。(2)轉(zhuǎn)動手輪時(shí)干涉條紋吞吐以及干涉條紋的疏密的原因是什么。(3)邁克爾遜干涉儀實(shí)驗(yàn)?zāi)芊裼命c(diǎn)光源為什么。(4)假如把單色光換成白光,想看到干涉條紋必須滿足什么條件。從擴(kuò)展光源S射來的光在G1處分成兩部分,反射光⑴經(jīng)G1反射后向著M2前進(jìn),透射光⑵透過G1向著M1前進(jìn),這兩束光分別在M2,M1上反射后逆著各自的入射方向返回,最后都達(dá)到E處.因?yàn)檫@兩束光是相干光,因而在E處的觀察者就能夠看到干涉條紋.由M1反射回來的光波在分光板G1的第二面上反射時(shí),如同平面鏡反射一樣,使M1在M2附近形成M1的虛像M1′,因而光在邁克爾遜干涉儀中自M2和M1的反射相當(dāng)于自M2和M1′的反射.由此可見,在邁克爾遜干涉儀中所產(chǎn)生的干涉與空氣薄膜所產(chǎn)生的干涉是等效的.當(dāng)M2和M1′平行時(shí)(此時(shí)M1和M2嚴(yán)格互相垂直),將觀察到環(huán)形的等傾干涉條紋.一般情況下,M1和M2形成一空氣劈尖,因此將觀察到近似平行的干涉條紋(等厚干涉條紋).(1)怎么利用邁克爾遜干涉儀測量透明介質(zhì)的折射率怎么用邁克爾遜干涉儀測量一個(gè)玻璃薄片的厚度現(xiàn)就假如已知某透明介質(zhì)的厚度,要測該透明介質(zhì)的折射率,我們可以通過以下步驟來實(shí)現(xiàn):①以鈉光為光源調(diào)出等傾干涉條紋。②移動M2鏡,使視場中心的視見度最小,記錄M2鏡的位置;在反射鏡前平行地放置玻璃薄片,繼續(xù)移動M2鏡,使視場中心的視見度又為最小,再記錄M2鏡位置,連續(xù)測出6個(gè)視見度最小時(shí)M2鏡位置。③用逐差法求光程差Δd的平均值,再除以該透明介質(zhì)得厚度,就是折射率。知道了用上面的方法來測折射率就很容易求得一個(gè)玻璃薄片的厚度,跟上面的第一跟第二個(gè)步驟是一樣的,第三個(gè)步驟只需把除以介質(zhì)的厚度改成折射率就可以求得該介質(zhì)的厚度了.(2)轉(zhuǎn)動手輪時(shí)干涉條紋吞吐以及干涉條紋的疏密的原因是什么1.在兩光源非常近的時(shí)候(極限情況重合),兩光源到軸外點(diǎn)的距離差異與兩光源到平面中心點(diǎn)的距離差異近乎相同差值很小,意味著光程差在很大的角度內(nèi)變化不大,條紋疏.2.當(dāng)兩個(gè)光源距離比較遠(yuǎn)時(shí)(比如說考慮成一個(gè)光源就在平面上,令一個(gè)光源與之有一定距離):兩光源到軸外點(diǎn)的距離差異與兩光源到平面中心點(diǎn)的距離差異相比較可知差別較大,意味著光程差在于第一種情況相同的角度區(qū)間中變化要大,條紋密。由上述第2種情況可輕松的看出:兩光源到軸外點(diǎn)的距離差比到平面中心點(diǎn)的距離差有減小的趨勢,因此可判斷:內(nèi)環(huán)為干涉高級次,外環(huán)為干涉低級次.判斷吞吐環(huán):光程差增大,意味著環(huán)心干涉將由低級次變?yōu)楦呒壌?由上面的同心環(huán)級次排布可知,原來的低級次環(huán)必定外移,意味著中心是吐環(huán).反之吞環(huán).(3)邁克爾遜干涉儀實(shí)驗(yàn)?zāi)芊裼命c(diǎn)光源為什么不能.理論上是用平行光,如果用點(diǎn)光源當(dāng)然也必然會有干涉現(xiàn)象,但是不利于觀察.當(dāng)然如果點(diǎn)光源也能和太陽一樣就沒問題,一是要光夠強(qiáng),二是距離夠遠(yuǎn),達(dá)到干涉位置的時(shí)候能近似平行光.但是現(xiàn)實(shí)中是不可能有這種光源的,所以不可以用電光源來代替.(4)假如把單色光換成白光,想看到干涉條紋必須滿足什么條件。如果用白光作為光源(因?yàn)榘坠馐怯泻脦追N光組成的,單一的光受干涉波動比較小,多種光受的干涉比較大,就豐富了,之間的差別就更明顯,參照性更強(qiáng).如果單純的一種光源,對比性不夠強(qiáng),很多內(nèi)部的區(qū)別表現(xiàn)不夠明顯……),無論是電光源還是面光源,要看到干涉條紋,必須滿足光程差小于