迈克尔逊干涉仪是利用干涉条纹精确测定长度或长度改变的仪器.它是迈克尔逊在1881年设计成功的。迈克尔逊和莫雷应用该仪器进行了测定以太风的著名实验.后人根据此种干涉仪研制出各种具有实用价值的干涉仪。
预备知识
? 光程：光波实际传播的路径与折射率的乘积，? 光程差：
为
，在杨氏干涉的例子里，它的光程差就可以表示
? 光程差与相位差的变换关系为：
? 相干条件：两束光满足频率相同，振动方向相同，相位差恒定时即可成
为相干光源，这时的光强应表达为：令
；对应的位相差为
? 获得相干光光源的两种常见方法
1. 分波阵面法：从同一波阵面上获取对等的两部分作为子光源成
为相干光源；如杨氏实验等。
2. 分振幅法：当一束光投射到两种介质的分界面时，它的所有的
反射光线或所有的透射光线会聚在一起时即可发生相干；如薄膜干涉等。
? 迈克尔逊干涉仪的结构和工作原理
G2是一面镀上半透半反膜，M1、M2为平面反射镜，M1是固定的，M2和精密丝相连，使其可前后移动，最小读数为10-4mm，可估计到10-5mm, M1和M2后各有几个小螺丝可调节其方位。当M2和M1’严格平行时，M2移动,表现为等倾干涉的圆环形条纹不断从中心“吐出”或向中心“消失”。两平面镜之间的“空气间隙”距离增大时，中心就会“吐出”一个个条纹；反之则“吞进”一个个条纹。M2和M1’不严格平行时，则表现为等厚干涉条纹，M2移动时，条纹不断移过视场中某一标记位置，M2平移距离 d 与条纹移动数 N 的关系满足
。
迈克尔逊干涉仪示意
经M2反射的光三次穿过分光板，而经M1反射的光只通过分光板一次.补偿板就是为了消除这种不对称而设置的.在使用单色光源时，补偿板并非必要，可以利用空气光程来补偿；但在复色光源时，因玻璃和空气的色散不同，补偿板则是不可缺少的。
若要观察白光的干涉条纹，两相干光的光程差要非常小，即两臂基本上完全对称，此时可以看到彩色条纹；若M1或M2稍作倾斜，则可以得到等厚的交线处（d=0）的干涉条纹为中心对称彩色直条纹，中央条纹由于半波损失为暗条纹。
实验内容
? 观察非定域干涉条纹，干涉条纹的形状、疏密及中心“吞”、“吐”条纹
随光程差的改变而变化情况； ? 测量He-Ne激光的波长，利用公式
方法求出值；
? 测钠黄光波长及钠黄光双线的波长差，观察条纹的可见度的变化； ? 测量钠黄光的相干长度，观察氦氖激光的相干情况； ? 调节观察白光干涉条纹，测定透明薄片的折射率.
计算，用适当的数据处理
实验重点
? 迈克尔逊干涉仪的干涉原理； ? 非定域干涉和时间相干性； ? 测量激光波长和介质的折射率.
实验难点
? 等臂情况下的白光干涉条纹的调节； ? 有测量介质条件下的白光干涉条纹的调节.
自测题
1. 迈氏干涉仪的读数精度是 (1) 0.0001 mm (2) 0.00001mm
2. 迈氏干涉仪的两臂的光程基本相等时，对应的干涉条纹是 (1).圆形条纹 (2).直条纹
3. 条纹的“涌出”，说明形成干涉的空气“薄膜”是 (1).变薄 (2).变厚. 4. 白光条纹是
(1).定域条纹 (2).非定域条纹. 5. 激光条纹是 (1).定域条纹 (2).非定域条纹.
6. 观察定域条纹的方法是 (1).用眼睛直接观察. (2).用毛玻璃接收.
思考题
1. 在单色光干涉的条件下，去掉补偿镜是否影响实验的正常进行？ 2. 测He-Ne激光波长时，要求n尽可能大，为什么？测量数据的处理方法
是什么？
3. 如果去掉干涉仪中的补偿板，对哪些测量有影响？哪些测量无影响？ 4. 白光干涉条纹的出现必须在两臂基本相等的条件下，为什么？
参考书目：
1. 《大学物理实验》第二册，谢行恕 康世秀 霍剑青主编，高等教育出版社 2. 《中国大百科全书》I,II 中国大百科全书出版社 3. 《光学教程》姚启钧高等教育出版社 4. 《光谱仪器设计》
迈克尔逊干涉仪
