2dS1’S2’M1’M2迈克尔逊干涉实验摘要：迈克尔逊干涉仪是一个精典迈克尔逊和莫雷设计制造下来的精密光学仪器，在近代化学和近代计量技术中都有着重要的应用。通过迈克尔逊干涉的实验，我们可以熟悉迈克尔逊干涉仪的结构并把握其调整方式，认识电光源非定域干涉白色的产生与特性，部份从并借助干涉白色的变化测定光源的波长。实验原理：(1)迈克尔逊干涉仪的光路迈克尔逊干涉仪的光路图如图（一）所示。从光源S发出的一束光摄在分束板G1上，将光束分为两部份：一部份从G1半反射膜处反射，射向平面镜M2；另一部份从G1透射，射向平面镜M1。因G1和全反射平面镜M1、M2均成45角，所以两束光均垂直射到M1、M2M2反射回去的光，透过半反射膜；从M2反射回去的光，为半反射膜反射。两者汇集成一束光，在E处即可观察到干涉白色。光路中另一平行平板G2与G1平行，其材料长度与G1完全相同，以补偿两束光的光程差，称为补偿板。在光路中，M1’是M1被G1半反射膜反射所产生的实像，两束相干光相当于从M1’和M2反射而至，迈克尔逊干涉仪形成的干涉白色就像M2M1’之间的空气膜所形成的干涉白色一样。（2）单色电光源的非定域干涉白色M2平行M1’且相距为d，S发出的光对M2来说，如S’发出的光光的反射实验器材，而对于E处的观察者来说，S’如坐落S2’一样。
又因为半反射膜G的作用，M1就像处于S1’的位置，所以E处观察到的干涉白色，如同S1’、S2’发出的球面波，它们在空间处处相干，把观察屏置于E空间不同位置，都可以看迈克尔孙干涉仪光路研究性实验报告——迈克尔逊干涉实验到干涉花纹，因而这一干涉为非定域干涉。假如把观察屏置于垂直于S1’、S2’的位置上，则可以见到一组同心圆，而圆心就是S1’,、S2’的连线与屏的交点E。设E（ES2’=L）的观察屏上，离中心E点远处某一点P，EP式中φ是方形干涉白色的夹角。所以亮纹条件为2dcosφ=kλ(k=0,1,2,„)由此式可知，当k、φ一定时，假若d渐渐减少，则cosφ将减小，即φ角逐步降低。也就是说，同一k级白色，当d减少时，该圆环直径增大，看见的现象是干涉圆环内缩；假如d逐步减小，同理看见的现象是干涉白色外扩。对于中的变化量，所以有通过此式则能有变化的白色数量求出光源的波长。实验仪器：迈克尔逊干涉仪、氦氖激光器、小孔、扩束镜、毛玻璃。研究性实验报告——迈克尔逊干涉实验调节激光器，使激光束水平地射到M1、M2反射镜中部并垂直于仪器滑轨。首先将M1、M2反面的三个螺栓及两个微调拉簧均拧成半松，之后上下联通、左右旋转激光器俯仰，使激光器入射到M1、M2反射镜中心，并使M1、M2放射回来的光点回到激光束输出镜面中心。
调节M1、M2相互垂直在光源前放置一小孔，让激光束通过小孔入射到M1、M2上，按照放射光点的位置对激光束做进一步细调，在此基础上调整M1、M2反面的三个方位螺丝，使两镜的反射光斑均与小孔重合，这时M1M2基本垂直。调节M1镜下方微调拉簧，使之形成圆环非定域干涉白色，这时M1M2的垂直程度进一步增强。将另外一块毛玻璃放在扩束镜与干涉仪之间以获得面光源。放下毛玻璃观察屏，用嘴巴直接观察干涉环，同时仔细调节M1的两个微调拉簧，直到鼻子上下左右摇晃时，各干涉环大小不变，即干涉环中心没有被吞吐，只是圆环研究性实验报告——迈克尔逊干涉实验M2严格垂直。移走小块毛玻璃，将毛玻璃观察屏放回原处，仍观察点光源等倾干涉粉色。改变d值，使白色外扩或内缩，借助公式λ=2Δd/N测出激光的波长。要求圆环中心每吞吐1000个格子，即疏密变化100次记下一个d值，连续检测10数据记录与处理：实验原始数据实验次数读数dmm50.....66099实验次数10读数dmm50.....82064研究性实验报告——迈克尔逊干涉实验..........8.....82064由Δd=λN/2,可得mm355查阅资料知实验所用氦氖激光器波长研究性实验报告——迈克尔逊干涉实验=0.994%偏差很小，可见迈克逊干涉仪是相当精密的仪器。
偏差剖析：实验器材受环境中的震动等诱因的干扰形成误差。六、实验总结与讨论下边是我在实验中遇见的故障及解决方案不完整的干涉图样研究性实验报告——迈克尔逊干涉实验：转动微动手轮时干涉图样会上下联通缘由及解决方式：当滑轨是光滑平整的时侯上述问题形成的缘由是因为分光板P1直于水平面导致的。当分光板P1不垂直水平面时,光线(1)将不平行于水平面。M1联通岁月线(1)和光线(2)在分光板上的光斑宽度将发生变化促使干涉图样会上下联通解决方式如图3所示，首先卸掉平面反射镜之后用两束处于同一水平面的相互垂直的激光束入射分光板P1，其中光束（2）是透过分光板的，它的光斑只会发生一些纵向联通，而光束（1）是在半反半透膜上发生反射的。若分光板P1有微小的角度变化，则它的光斑将有特别大的位移。通过调节分光板上的两个螺栓，致使当光束（1）和（2）的光斑处于同一水平面，再调节分光板上的销钉促使光束(1)和光束(2)的光斑重合，分光板P1就垂直水平面了，且光束（1）和分光板P1倾角精确为45问题：干涉图样不圆整，不规则。缘由及解决方式出现如图4所示的情况是因为分光板P1和补偿板P2不平行导致的当P1和P2不平行时，补偿板P2所补偿的光程和所需的光程将不一致，造成干涉相长和相消的区域有变化促使干涉图样不圆整，不规则，用图所示的激光束入射分光板和偿板，经过平面镜M2反射后的光束会由分光板P1和补偿板P2的反射而得到光束（1）和光束（2）通过调节补偿板P2上的销钉促使光束(1)和光束(2)平行,则分光板P1和补偿板P2将平行问题3：干涉白色过分细、密，无法观察计数缘由及解决方式:这是因为M2ˊ与M1的距离过大造成的，可适当降低距离问题：转动微动手轮,但干涉圆环无“涌出”陷入”。
缘由及解决方式:出现这些情况通常都是因为传动系统的问题,若是读数窗口中的读数无变化,则是由于微动手轮早已无效。这时只须要将微动手轮上的锁紧螺丝锁紧即可。是读数窗口中的读数有变化，而干涉圆环无“涌出”陷入”，则是由于粗动手轮的锁紧螺丝须要锁紧。问题5：调节M1和M2的倾角却调不出干涉图样。缘由及解决方式：出现此现象是照明光轴不在视场中间或照明光轴和反射镜M2不垂直.如图所示,卸掉扩束透镜，让激光器发出的激光束照射到反射镜M2的中间，找到反射像后，通过联通激光器或整体联通迈克尔逊干涉仪促使反射像回到激光器的发光孔。这样照明光轴就会和平面反射镜垂直。研究性实验报告——迈克尔逊干涉实验问题6读数系统不确切缘由及解决方式：迈克尔逊干涉仪的读数系统由三部份构成：主尺读数，读数窗口读数，微动手轮读数。当M1的滑块上的读数刻线和主尺的某一条刻线重合时，读数窗口读数应为零。微动手轮读数也应为零，对于读数系统不确切的解决光的反射实验器材，需首先用粗动手轮把读数窗口的读数调为零，握住平面镜M1的滑块上的读数尺，将刻线调到和主尺的某一条刻线重合。这时主尺上的读数和读数窗口中的读数就保持同步了。
对于读数窗口中的读数和微动手轮读数的不同步。我们可以把微动手轮顺秒针转至零刻度后，再顺秒针转动粗动手轮把读数窗口中的读数调为一整数刻度，完成了整个读数系统的校正问题。偏差剖析：该实验偏差主要有以下几个方面因为总共须要数1000个白色变化，很容易出现计数偏差，这要求实验者须要认真计实验过程中两个反射镜M1和M2不是严格的垂直造成的偏差。因为人眼及仪器本身的限制，很难做到使两个反射镜绝对的垂直。若M1和M2不是严格的垂直，则产生的是等厚干涉白色，此时再用等倾干涉公式来估算会有偏差。读数系统的偏差，此偏差里面早已估算。看法：迈克尔逊和莫雷以迈克尔逊干涉仪为基础共同进行了知名的迈克耳逊－莫雷实验，这个试验排除了以太的存在，为狭义相对论的诞生提供了基础，同时迈克尔逊也因而获得1907年的诺贝尔奖，足可见迈克尔逊干涉仪的重要性。时至