实验一迈克尔逊干涉仪
的调整及应用
公司内部档案编码：[OPPTR-OPPT28-OPPTL98-OPPNN08]
实验一 迈克尔逊干涉仪的调整及应用
一、实验目的
1. 了解迈克尔逊干涉仪的原理及结构。
2. 学会迈克尔逊干涉仪的调整，基本掌握其使用方法。 3. 观察各种干涉现象，了解它们的形成条件。 二、实验仪器
1. WSM-200型迈克尔逊干涉仪 一台 2. HNL-55700多束光纤激光源 一台 三、实验原理
迈克耳孙干涉仪的构造
图1为迈克尔逊干涉仪的结构示意图。
图1 迈克尔逊干涉仪的结构示意图
仪器包括两套调节机构，第一套调节机构是调节反光镜1的位置。旋转大转轮和微调转轮经转轴控制反光镜1在导轨上平移；第二套调节机构是调节反光镜1和反光镜2的法线方向。通过调节反光镜1、2后面的调节螺钉以及反光镜2的两个方向拉杆来控制反光镜的空间方位。
在仪器的中部和中部偏右处，分别固定安装着分光镜和补偿片，其位置对仪器的性能有重要影响，切勿变动。在补偿片的右侧是反射镜2，它的位置不可前后移动，但其空间方位是可调的。
反射镜1和反射镜2是通过金属弹簧片以及调节螺钉与支架弹性连接的，调节反射镜支架上的三颗调节螺钉，改变弹簧片的压力，从而改变反射镜面在空间的方位。显然，调节螺丝钉过紧或太松，都是不利于调节反射镜方位的错误操作。
反射镜1在导轨上的位置坐标值，由读数装置读出。该装置共有三组读数机构：第一组位于左侧的直尺C1，刻度线以mm为单位，可准确读到毫米位；第二组位于正面上方的读数窗C2，刻度线以为单位，可准确读出和毫米两位；第三组位于右侧的微动转轮的标尺C3，刻度线以为单位，可准确读和毫米两位，再估读一位到毫米。实际测量时，分别从C1、C2各读得2位数字、从C3读得3位（包括1位估读）数字，组成一个7位的测量数据，如图2所示。可见仪器对位移量的测定精度可达十万分之一毫米，是一种非常精密的仪器。务必
精细操作，否则很容易造成仪器的损坏！
图2 关于M1位置读数值的组成方法 迈克耳孙干涉仪的原理
迈克尔逊干涉仪是利用分振幅法产生的双光束干涉，其光路图如图3所示。G1的半透半反射膜将入射光束分成振幅几乎相等的两束光（1）和（2），光束（1）经M1反射后透过G1，到达观察点E；光束（2）经M2反射后再经G1的后表面反射后也到达E，与光束（1）′会合干涉。补偿板G2的作用是保证在M1A与M2A距离相等时，光束（1）和（2）有相等的光程。图3中的M2′是M2镜通过G1反射面所成的虚像，因而两束光在M1与M2上的反射，就相当于在M1与M2′镜上的反射。这种干涉现象与厚度为d的空气膜产生的干涉现象等效。改变M1与M2′的相对方位，就可得到不同形式的干涉条纹。当M1与M2′严格平行时，产生等倾干涉条纹。当M1与M2′接近重合、且有一微小夹角时，得到的干涉条纹是等厚直条纹。
图3 迈克尔逊干涉仪的基本光路图
由干涉原理可知，自M1和M2′反射的两束光的光程差为
??2dcos?
式中d为M1与M2′的间距，θ为光（1）在M1上的入射角。当d为某一常量时，两光的光程差完全由倾角θ来确定，其干涉条纹是一系列与不同倾角?对应的同心圆形条纹。其中亮条纹与暗条纹所满足的条件是：
?k? 亮条纹???2dcos???? （k＝0，1，2，…）
??2k?1 暗条纹?2?当θ＝0时，光程差Δ＝2d，对应于中心处垂直于两镜面的两束光具有最大的光程差。因而中心条纹的干涉级次k最高，偏离中心处，条纹级次越来越低。
当M1与的M2′的间距d改变时，干涉条纹的疏密就会变化。以某k级条纹为例，当d增大时，为了满足2d cosθ＝kλ的条件，cosθ必须要减小，因而θ角必须增大，所以此时第k级的位置必然向外移动。于是在E处，就可观察到条纹会不断向外扩张，条纹逐渐变密变细。当d减小时，条纹会不断向里收缩，条纹逐渐变疏变粗。到达等光程位置时（M1与M2′重叠），干涉条纹最大最粗。
在迈克耳孙干涉仪上观察不同定域状态的干涉条纹 （1）点光源产生的非定域干涉条纹
由干涉理论可知，两个相干的单屏放在两束光交叠的任意位置，色点光源发出的球面波在空间相遇会都可接收到干涉条纹，如图4所产生非定域干涉条纹。用一个毛玻璃示。点光源S经M1、M2镜反射后，
实验一迈克尔逊干涉仪的调整及应用
