邁克爾遜干涉儀實驗論文

邁克爾遜干涉儀實驗論文袁同慶網(wǎng)絡(luò)一班090602143摘要：物理實驗課的開設(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驗為例,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,而且還對能否用點光源做該實驗以及把單色光換成白光來做此實驗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)的實驗,下面就對邁克爾遜干涉儀這個實驗做深入討論.通過做這個實驗,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,還了解到了時間的相干,但深入思考,想到了一下幾個問題:(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玻璃薄片的厚度。(2)轉(zhuǎn)動手輪時干涉條紋吞吐以及干涉條紋的疏密的原因是什么。(3)邁克爾遜干涉儀實驗?zāi)芊裼命c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.因為這兩束光是相干光,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,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(此時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個視見度最小時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玻璃薄片的厚度,跟上面的第一跟第二個步驟是一樣的,第三個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候(極限情況重合),兩光源到軸外點的距離差異與兩光源到平面中心點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)兩個光源距離比較遠(yuǎn)時(比如說考慮成一個光源就在平面上,令一個光源與之有一定距離):兩光源到軸外點的距離差異與兩光源到平面中心點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:兩光源到軸外點的距離差比到平面中心點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)邁克爾遜干涉儀實驗?zāi)芊裼命c光源為什么不能.理論上是用平行光,如果用點光源當(dāng)然也必然會有干涉現(xiàn)象,但是不利于觀察.當(dāng)然如果點光源也能和太陽一樣就沒問題,一是要光夠強,二是距離夠遠(yuǎn),達(dá)到干涉位置的時候能近似平行光.但是現(xiàn)實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(因為白光是有好幾種光組成的,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.如果單純的一種光源,對比性不夠強,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