大學(xué)物理115邁克耳孫干涉儀

1、11-1 11-2 楊氏雙縫干涉 勞埃德鏡11-3 光程 薄膜干涉11-4 劈尖 牛頓環(huán)11-5 邁克耳孫干涉儀第十一章 光學(xué) - 光的干涉1邁克耳孫2邁克耳孫 (Albert Abraban Michelson,18521931) 美國(guó)物理學(xué)家1852 年12月19日出生于普魯士斯特雷諾（現(xiàn)屬波蘭），后隨父母移居美國(guó)，1877年畢業(yè)于美國(guó)海軍學(xué)院，曾任芝加哥大學(xué)教授，美國(guó)科學(xué)促進(jìn)協(xié)會(huì)主席,美國(guó)科學(xué)院院長(zhǎng)；還被選為法國(guó)科學(xué)院院士和倫敦皇家學(xué)會(huì)會(huì)員，1931年5月9日在帕薩迪納逝世3 邁克耳孫主要從事光學(xué)和光譜學(xué)方面的研究，他以畢生精力從事光速的精密測(cè)量，在他的有生之年，一直是光速測(cè)定的國(guó)際中心

2、人物 1881年，他發(fā)明了一種用以測(cè)定微小長(zhǎng)度、折射率和光波波長(zhǎng)的干涉儀（邁克耳孫干涉儀），在研究光譜線方面起著重要的作用4 1887年他與美國(guó)物理學(xué)家E.W.莫雷合作，進(jìn)行了著名的邁克耳孫-莫雷實(shí)驗(yàn)，這是一個(gè)最重大的否定性實(shí)驗(yàn)，它動(dòng)搖了經(jīng)典物理學(xué)的基礎(chǔ)5 邁克耳孫首倡用光波波長(zhǎng)作為長(zhǎng)度基準(zhǔn)，提出在天文學(xué)中利用干涉效應(yīng)的可能性，并且用自己設(shè)計(jì)的星體干涉儀測(cè)量了恒星參宿四的直徑 由于創(chuàng)制了精密的光學(xué)儀器和利用這些儀器所完成的光譜學(xué)和基本度量學(xué)研究，邁克耳孫于1907年獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)6單色光源反射鏡 反射鏡一 邁克耳孫干涉儀光路及結(jié)構(gòu)與 成 角補(bǔ)償板 分光板 移動(dòng)導(dǎo)軌7反射鏡 反射鏡單色光源光程

3、差 的像8當(dāng) 不垂直于 時(shí)，可形成劈尖型等厚干涉條紋.反射鏡 反射鏡單色光源9二 邁克耳孫干涉儀的主要特性 (1)兩相干光束完全分開； (2)兩光束的光程差可調(diào).10三 邁克爾孫干涉儀的應(yīng)用.可用移動(dòng)反射鏡1的方法，測(cè)長(zhǎng)度或波長(zhǎng)dk 更高級(jí)次的環(huán)從中心“涌出”，所有的環(huán)都往外擴(kuò)。dk原最高級(jí)次的環(huán)向中心“縮進(jìn)”，所有的環(huán)都往里縮。明紋暗紋11 干涉條紋的移動(dòng) 當(dāng) 與 之間距離變大時(shí) ，圓形干涉條紋從中心一個(gè)個(gè)涌出, 并向外擴(kuò)張, 干涉條紋變密; 距離變小時(shí)，圓形干涉條紋一個(gè)個(gè)向中心縮進(jìn), 干涉條紋變稀 .12三 邁克爾孫干涉儀的應(yīng)用.可用移動(dòng)反射鏡1的方法，測(cè)長(zhǎng)度或波長(zhǎng)dk 更高級(jí)次的環(huán)從中心

4、“涌出”，所有的環(huán)都往外擴(kuò)。dk原最高級(jí)次的環(huán)向中心“縮進(jìn)”，所有的環(huán)都往里縮。明紋暗紋13干涉條紋移動(dòng)數(shù)目移動(dòng)距離移動(dòng)反射鏡三 邁克爾孫干涉儀的應(yīng)用.可用移動(dòng)反射鏡1的方法，測(cè)長(zhǎng)度或波長(zhǎng)14 在光譜學(xué)中，應(yīng)用精確度極高的近代干涉儀可以精確地測(cè)定光譜線的波長(zhǎng)極其精細(xì)結(jié)構(gòu)； 在天文學(xué)中，利用特種天體干涉儀還可測(cè)定遠(yuǎn)距離星體的直徑等。 1960年國(guó)際計(jì)量會(huì)議上,規(guī)定用氪-86在液氮溫度下的2p10-5d5的橙色光在真空中的波長(zhǎng) 的1,650,763.73 倍做為長(zhǎng)度的標(biāo)準(zhǔn)單位。 使精度提高了兩個(gè)數(shù)量級(jí),由10-7-10-9米。15插入介質(zhì)片后光程差光程差變化干涉條紋移動(dòng)數(shù)目介質(zhì)片厚度光程差 2.可

5、用在光路中加入介質(zhì)片的方法，測(cè)介質(zhì)片的折射率或厚度16 長(zhǎng)的玻璃管，其中一個(gè)抽成真空， 另一個(gè)則儲(chǔ)有壓強(qiáng)為 的空氣 , 用以測(cè)量空氣的折射率 . 設(shè)所用光波波長(zhǎng)為546nm，實(shí)驗(yàn)時(shí)，向真空玻璃管中逐漸充入空氣 ，直至壓強(qiáng)達(dá)到 為止 . 在此過(guò)程中 ，觀察到107.2條干涉條紋的移動(dòng)，試求空氣的折射率 .例 在邁克耳孫干涉儀的兩臂中，分別插入解17“以太”參考系是絕對(duì)靜止系邁克耳孫-莫雷實(shí)驗(yàn)GM1M2T設(shè)“以太”參考系為 系實(shí)驗(yàn)室為 系: 系相對(duì)于 系的速度18GM1M2T（從 系看）M1 GG M2G M1G M1 G19GM1M2T（從 系看）M2 GG M2 GG M2G M2G M1 G20儀器可測(cè)量精度 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 未觀察到地球相對(duì)于“以太”的運(yùn)動(dòng). 21結(jié)論：作為絕對(duì)參考系的以太不存在. 以后又有許多人在不同季節(jié)、時(shí)刻、方向上反復(fù)重做邁克耳孫-莫雷實(shí)驗(yàn)近年來(lái),利用激光使這個(gè)實(shí)驗(yàn)的精度大為提高,但結(jié)果卻沒有任何變化22 邁克