求迈克尔逊干涉仪的原理

Question

如题所述

Answer 1

迈克尔逊干涉仪,是1883年美国物理学家迈克尔逊和莫雷合作,为研究“以太”漂移而设计制造出来的精密光学仪器.它是利用分振幅法产生双光束以实现干涉.通过调整该干涉仪,可以产生等厚干涉条纹,也可以产生等倾干涉条纹.主要用于长度和折射率的测量,若观察到干涉条纹移动一条,便是M2的动臂移动量为λ/2,等效于M1与M2之间的空气膜厚度改变λ/2.在近代物理和近代计量技术中,如在光谱线精细结构的研究和用光波标定标准米尺等实验中都有着重要的应用.利用该仪器的原理,研制出多种专用干涉仪.※特别强调：干涉条纹是等光程差点的轨迹,因此,要分析某种干涉产生的图样,必求出相干光的光程差位置分布的函数.若干涉条一架光学台上的迈克耳孙干涉仪纹发生移动,一定是场点对应的光程差发生了变化,引起光程差变化的原因,可能是光线长度L发生变化,或是光路中某段介质的折射率n发生了变化,或是薄膜的厚度e发生了变化.

Answer 2

如果干涉条纹发生移动，则场点对应的光程差必然发生变化，这可能是由于光长L、光路中介质的折射率N或薄膜的厚度E的变化引起的。
s为点光源，M1(上侧)和M2(右侧)为平面全反射镜，其中M1为固定镜；M2是一面移动的镜子，用一根精密的螺丝连接着。它可以通过旋转滚筒前后移动。最小读数是10mm，估计可以到10mm。M1和M2背后有三个小螺丝来调整他们的方向。G1(左)是一个分光镜，其右表面镀有一层半透半反膜，使入射光分成强度相等的两束(反射光和透射光)。反射光和透射光分别垂直入射到全反射镜M1和M2上。反射后回到G1的半透半反膜(左)，透射反射后来到观察区e，G2(右)是补偿板，材质和厚度与G1相同，平行安装。目的是使参与干涉的两束光通过玻璃板的次数相同，两束光到达观察区e时不会因玻璃介质而引入额外的光程差，当M2和M1’严格平行时，它们表现为等倾干涉的圆条纹。当M2被移动时，它会不断地从干涉环的中心“吐出”或“吞进”环的中心。当两块平面镜之间的“气隙”距离增大时，中心会“吐出”条纹；否则“吞”。当M2和M1不严格平行时，它们显示出等厚的干涉条纹。当M2移动时，条纹不断地在视场中的某个标记位置上移动。M2的平移距离D与条纹移动次数n之间的关系满足:d=Nλ/2，λ是入射光的波长。