迈克耳孙干涉仪

1.

迈克耳孙干涉仪M12211SM2G1G2E半透半反膜§17-6

迈克耳逊干涉仪1.1

构造与光路示意图迈克耳逊M1二、工工作作原原理理如果M2与M1并不严格地相互垂直，那么相应地，M1`与M2也不严格地相互平行，因而M1`与M2形成一空气劈尖。来自M2和M1`的光线2`和1`与劈尖两表面上反射的光线相类似。结果，在视场中干涉条纹将近似地为平行的等厚条纹。如果M1与M2严格地相互垂直，那么干涉条纹将为环形的等倾条纹组。1.2

工作原理光束2′和1′发生干涉若M

1、M2平行等倾条纹SM1G2M2

M122G111迈克耳孙干涉仪等倾条纹二、工工作作原原理理如果M2与M1并不严格地相互垂直，那么相应地，M1`与M2也不严格地相互平行，因而M1`与M2形成一空气劈尖。来自M2和M1`的光线2`和1`与劈尖两表面上反射的光线相类似。结果，在视场中干涉条纹将近似地为平行的等厚条纹。如果M1与M2严格地相互垂直，那么干涉条纹将为环形的等倾条纹组。1.2

工作原理光束2′和1′发生干涉若M

1、M2平行若M1、M2有小夹角等厚条纹等倾条纹SM1G2M2

M122G111各种干涉条纹及M1，M2相应位置如下图示：迈克耳孙干涉仪各各种种干干涉涉条条纹纹及及M1，，M2相相应应位位置置如如图图示示：：各种干涉条纹及

M

1，M2相应位置如右图所示：迈克耳孙干涉仪MM12迈克耳孙干涉仪MM12迈克耳孙干涉仪MM12迈克耳孙干涉仪MM12迈克耳孙干涉仪MM12迈克耳孙干涉仪MM12迈克耳孙干涉仪MM12迈克耳孙干涉仪MM12迈克耳孙干涉仪MM12迈克耳孙干涉仪MM12迈克耳孙干涉仪MM12迈克耳孙干涉仪MM12迈克耳孙干涉仪MM12迈克耳孙干涉仪MM12迈克耳孙干涉仪MM12迈克耳孙干涉仪MM12迈克耳孙干涉仪MM12迈克耳孙干涉仪MM12迈克耳孙干涉仪MM12迈克耳孙干涉仪MM12迈克耳孙干涉仪MM12迈克耳孙干涉仪MM12迈克耳孙干涉仪MM12迈克耳孙干涉仪任任意意两两相相邻邻明明纹纹（（或或暗暗纹纹））所所对对应应的的空空气气层层厚厚度度差差为为：：等等倾倾干干涉涉时时，，若若M1平平移移○d时时，，干干涉涉条条移移过过N条条，，则则有有：：在迈克耳孙干涉仪上发生等厚干涉时，若M1平移d

引起干涉条纹移过N

条，则有：十字叉丝等厚条纹由等厚干涉原理，任意两相邻明纹（或暗纹）所对应的空气层厚度差为：1.3应用原理此原理可用来测量微小长度。迈克耳孙干涉仪这台干涉仪的光学元件都安装在大石台上，石台浮在水银槽上，可自由沿轴平稳地转动。2.迈克耳孙和莫雷实验这台干涉仪的光学元件都安装在大石台上，石台浮在水银槽上，可自由沿轴平稳地转动。迈克尔孙干涉仪俯视图迈克耳孙和莫雷实验背景：企图测定地球在以太中运动的相对速率。按照以太所设，光在以太中传播的速率是c，而以太相对地球以速度u

运动，在MM1路程上光速为c

+u，回程时光速为c

u，束回所需时间为迈克耳孙－莫雷实验原理图迈克耳孙和莫雷实验t

=t1

t2

，两束光波进入人眼时的时间差相应的光程差：来回所需时间为：沿MM2M运动的一束光波，在由M到M2的往返路程上按照以太假设，光速都是迈克耳孙和莫雷实验设u/c

<<1，将方括号中的量展开，略去高次项使整个干涉仪转过90o，上述两条光路的地位互相交换，时间差改变符号，光程差也改变，从而观察到的干涉条纹的位置应发生移动迈克耳孙和莫雷实验在迈克耳孙－莫雷实验中，令d=11m，=5.910-7

m，假定u

为地球的轨道速率，则u/c

=10-4，干涉仪转过90o，所指望的条纹移动数目为实验所用干涉仪可以观察到0.01根条纹的移动，但在地球上不同地方进行这一实验都没有观察到干涉条纹的移动，得出否定的结果。迈克耳孙和莫雷实验在迈克耳孙－莫雷实验中，令

d=11m，=5.910-7m，假定

u

为地球的轨道速率，则

u/c