迈克尔逊干涉仪实验研究开题报告

1. 研究目的与意义

麦克尔逊干涉仪，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。

19世纪末，在光的电磁理论饿的发展过程中，有人认为宇宙中充满了一种叫做以太的介质，光是靠以太传播的，而且把这种以太选作绝对静止的参考系，相对于这个绝对参考系的运动叫做绝对运动，以区别于对其他参考系的相对运动。

经典电磁学理论只有在相对于以太静止的惯性系中才成立。

2. 研究内容和预期目标

利用迈克尔逊干涉仪和光的等厚干涉现象，可以测定某一已知厚度的普通透明物质的折射率。本次实验，就是利用迈克尔逊干涉仪，和光的等厚干涉知识，来测塑料薄片的折射率。 1、引言迈克尔逊干涉仪，在大学物理实验中的主要作用是用来测某一给定光波的波长，主要使用到光的等倾干涉。在等倾干涉的基础上利用迈克尔逊干涉仪也可以观察到光的等厚干涉现象。等厚干涉时，所分的两束光的光程差为0。而在其中一条光路上加一透明介质使这个位置上光的折射率改变，从而改变光程，就会引起光程差的改变。利用这个原理可以测该透明介质的折射率。 2、实验原理本实验主要利用白光干涉条纹在光程差e =０的位置时，接收屏出现白色条纹这一现象, 和放置塑料薄片后的调出白色条纹时活动镜位置的改变，得出由待测薄片所引起的光程差的改变量，从而计算得出待测薄片的折射率ｎ。2.1、白光干涉条纹（彩色条纹）因为干涉条纹的明暗决定光程差与波长的关系。用白光源，在e =0处，所有的波长其光程差均为0，故中央条纹为白色。在中央白条纹两旁，由于不同波长在不同处得到加强，在两旁有十几条对称分布的彩色条纹。e再大时，因对各种不同波长的光其满足暗纹情况也不同，所产生的干涉花纹，明暗条纹互相重叠，结果显不出条纹来。用白光可以判断出中央明纹，即在e =0时，白光会出现中央明纹，以此判断e何处为0。 2.2、迈克尔逊干涉仪的干涉原理 2.2.1迈克尔逊干涉仪原理：如图，在图中s为光源，g1为半镀银板（使照在其上的光线既能反射又能折射又能透射，而这两部分的强度又大致相等），又称分光板。m1、m2为平面反射镜。光源s发出的光束，射向Ｇ1板在半镀银面上分成两束光：光束受半镀银面反射折向m1镜。由于g1与m1、m2均成45角，所以两束都垂直射到Ｍ１和Ｍ２，经反射后按原路返回射向观察者e（或接受屏），相遇发生干涉。 2.2.2本实验分析：若光源氦氖激光，g2为补偿板，材料和厚度均与g1板相同且平行。加入g2后，ａ１、ａ２两束光均经过玻璃三次，其光程差就是纯粹是m1，m2镜与g1板的距离不同而引起。当接受屏上出现平行等距直条纹后，若在m1与m2之间平行于m1放置一厚度均匀的透明薄片，因薄片折射率，此时两束光的光程差会改变，在接收屏上看不到平行等距直条纹。此后，再次调节的位置，改变两束光的光程差，可再次找到加了透明薄片后的接收屏上平行等距直条纹，此时的光程差为0。 2.2.3光程差e的计算式：未放薄片之前，调节出现平行等距直条纹，此时光程差e =0,位置为d1，放置薄片后，光程差发生改变，光程差改变由放置薄片引起，再次调节，使接收屏上再次出现平行等距直条纹，此时位置为d2 。

放置薄片后产生的光程差: e =d1-d2=△d 薄片折射率为n，则 e =d（n-1） 即 d（n-1）=△d

所以薄折射率为 n=△d/d 1=（d１- d2）/d 1

3. 研究的方法与步骤

实验方法1、实验仪器：迈克尔逊干涉仪、白光光源、氦氖激光灯、千分尺、待测塑料薄片。

2、实验内容和步骤 ：1、调节迈克尔逊干涉仪：打开氦氖激光器，拿掉观察屏，可看到分别由m1、m2反射到评上的两排光点，每排四个光点，中间两个较亮，旁边两个较暗。

调节m2背面三个螺钉，使两排的两个最亮的光点大致叠合，此时m1、m2大致垂直。

4. 参考文献

1、康崇，关春颖，黄宗军等.《大学物理实验》[m].哈尔滨工程大学出版社，2006.

2、吴全英，姚庆香，朱爱敏等.《大学物理实验》高等教育出版社，2012.2

3、张三慧，清华大学出版社，《大学物理学》

5. 计划与进度安排