迈克尔逊干涉仪

实验原理

迈克尔孙干涉仪是利用分振幅的方法产生双光束而实现干涉的,其光路如图所示。由于分光镜反射面的作用,光自M1和M2的反射相当于自M1和M2´(M2通过分光镜反射面在M1附近形成的虚像)的反射,即光在迈克尔孙干涉仪中产生的干涉与厚度为d的空气膜产生的干涉等效。

M1∥M2´时形成等倾干涉,此时入射角为i的各光束自M1和M2´反射后相干形成亮条纹的条件是:

光程差Δ=2dcosi=kλ

式中k为干涉条纹的级次。入射角i=0时有:

2d=kλ

调节M1的轴向位置,M1和M2´间的距离d将发生变化,圆心处干涉条纹的级次随之改变,当观察者的目光注视圆心处时将会看到干涉条纹不断“冒出”或“缩进”。

根据⑵式,只要能从迈克尔孙干涉仪上读出始末二态反射镜M1移动的距离Δd并数出在这期间干涉条纹变化(冒出或缩进)的条纹数Δk,就可以计算出光波的波长:

λ=2Δd/Δk

M1和M2´不完全平行而有一个很小的夹角时形成等厚干涉,此时式 ⑶ 近似成立。

严格地讲只有程差Δ=0时,所形成的一条直的干涉条纹才是等厚条纹,不过靠近Δ=0附近的条纹,倾角的影响可略去不计,故也可以看成等厚条纹。