組裝邁克爾遜干涉儀

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1、組裝邁克爾遜干涉儀姓名：曾宇平院系：材料科學與工程學院班級：07材料物理二班學號：200710240224摘要：邁克爾遜干涉儀是一種在近代物理和近代計算機技術(shù)中有重要地位的光學儀器。邁克爾遜與他的合作者曾經(jīng)用這種干涉儀完成了著名的邁克爾遜——莫雷實驗，為否定以太的存在提供了重要的依據(jù)，從而推動了物理學的發(fā)展.另外，邁克爾遜進行了光譜線的結(jié)構(gòu)的研究和光的波長標定標準米尺等重要工作，為物理學科的發(fā)展作出了重大的貢獻。本實驗是用實驗的基本儀器來組裝邁克爾遜干涉儀，了解邁克爾遜干涉儀的結(jié)構(gòu)和原理，并掌握利用基本實驗儀器來組裝邁克爾遜干涉儀的方法。關(guān)鍵詞：邁克爾遜干涉儀光的干涉干涉條紋一.實驗任務

2、與要求實驗要求1.組裝一個機器簡易的邁克爾遜干涉儀裝置的光路。2.仔細調(diào)整光路，分別觀察等厚干涉，等傾干涉，非定域干涉等各種干涉現(xiàn)象。3.將固定反射鏡粘貼在壓電晶片的一側(cè)，進行壓電晶片電致伸縮效應的觀測。4.可寫出實驗報告，最好以小論文的形式完成，實驗報告中應寫心得體會。實驗要求：1.學習按一定的原理自行組裝儀器的技能，通過自行組裝邁克爾遜干涉儀學習光路的調(diào)整2.學習在組裝的邁克爾遜干涉儀上開拓應用的技能3.在組裝的邁克爾遜干涉儀上進行壓電晶片電致伸縮效應的觀測。粗略測出壓電晶片的的壓電效應。二.實驗方案實驗原理相干光源：根據(jù)麥克斯韋的電磁理論,光是一種電磁波,具有干涉,衍射和偏振等特性

3、.行進的光波是電磁擾動在空間的傳播,當空間的兩束光波在某一區(qū)域相遇時,它們相互疊加,當滿足相干條件時,可以觀察到光的干涉現(xiàn)象,一般情況下是不滿足相干條件的.對于普通的光源，保證相位差恒定成為實現(xiàn)干涉的關(guān)鍵。為了解決發(fā)光機制中初相位的無規(guī)則迅速變化和干涉條紋的形成要求相位差恒定的矛盾，可把同一原子所發(fā)出的光波分解成兩列或幾列，使各分光束經(jīng)過不同的光程，然后相遇。這樣，盡管原始光源的初相位頻繁變化，分光束之間仍然可能有恒定的相位差，因此也可能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象。光的干涉：定義，兩列或幾列光波在空間相遇時相互迭加，在某些區(qū)域始終加強，在另一些區(qū)域則始終削弱，形成穩(wěn)定的強弱分布的現(xiàn)象。產(chǎn)生穩(wěn)定干涉的條

4、件:只有兩列光波的頻率相同，位相差恒定，振動方向一致的相干光源，才能產(chǎn)生光的干涉。由兩個普通獨立光源發(fā)出的光，不可能具有相同的頻率，更不可能存在固定的相差，因此，不能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象。①在交迭區(qū)域內(nèi)各處的強度如果不完全相同而形成一定的強弱分布，顯示出固定的圖象叫做干涉圖樣。也即對空間某處而言，干涉迭加后的總發(fā)光強度不一定等于分光束的發(fā)光強度的迭加，而可能大于、等于或小于分光束的發(fā)光強度。②通常的獨立光源是不相干的。這是因為光的輻射一般是由原子的外層電子激發(fā)后自動回到正常狀態(tài)而產(chǎn)生的。由于輻射原子的能量損失，加上和周圍原子的相互作用，個別原子的輻射過程是雜亂無章而且常常中斷，持續(xù)對同甚短，即使

5、在極度稀薄的氣體發(fā)光情況下，和周圍原子的相互作用已減至最弱，而單個原子輻射的持續(xù)時間也不超過10^-8秒。當某個原子輻射中斷后，受到激發(fā)又會重新輻射，但卻具有新韻初相位。這就是說，原子輻射的光波并不是一列連續(xù)不斷、振幅和頻率都不隨時間變化的簡諧波，即不是理想的單色光，而是如圖所示，在一段短暫時間內(nèi)(如τ=10-8s)保持振幅和頻率近似不變，在空間表現(xiàn)為一段有限長度的簡諧波列。此外，不同原子輻射的光波波列的初相位之間也是沒有一定規(guī)則的。這些斷續(xù)、或長或短、初相位不規(guī)則的波列的總體，構(gòu)成了宏觀的光波。由于原子輻射的這種復雜性，在不同瞬時迭加所得的干涉圖樣相互替換得這樣快和這樣地不規(guī)則，以致使

6、通常的探測儀器無法探測這短暫的干涉現(xiàn)象。盡管不同原子所發(fā)的光或同一原子在不同時刻所發(fā)的光是不相干的，但實際的光干涉對光源的要求并不那么苛刻，其光源的線度遠較原子的線度甚至光的波長都大得多，而且相干光也不是同一時刻發(fā)出的。這是因為實際的干涉現(xiàn)象是大量原子發(fā)光的宏觀統(tǒng)計平均結(jié)果，從微觀上來說，光子只能自己和自己干涉，不同的光子是不相干的；但是，宏觀的干涉現(xiàn)象卻是大量光子各自干涉結(jié)果的統(tǒng)計平均效應。通常采用的方法有兩種：a．分波陣面法。將點光源的波陣面分割為兩部分，使之分別通過兩個光具組，經(jīng)反射、折射或衍射后交迭起來，在一定區(qū)域形成干涉。由于波陣面上任一部分都可看作新光源，而且同一波陣面的各個

7、部分有相同的位相，所以這些被分離出來的部分波陣面可作為初相位相同的光源，不論點光源的位相改變得如何快，這些光源的初相位差卻是恒定的。楊氏雙縫、菲涅耳雙面鏡和洛埃鏡等都是這類分波陣面干涉裝置。b．分振幅法。當一束光投射到兩種透明媒質(zhì)的分界面上，光能一部分反射，另一部分折射。這方法叫做分振幅法。最簡單的分振幅干涉裝置是薄膜，它是利用透明薄膜的上下表面對入射光的依次反射，由這些反射光波在空間相遇而形成的干涉現(xiàn)象。由于薄膜的上下表面的反射光