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迈克尔逊干涉仪的调整与使用实验的误差分析
①实验中空程没能完全消除;
②实验对每一百条条纹的开始计数点和计数结束点的判定存在误差;
③实验中读数时存在随机误差;
④实验器材受环境中的振动等因素的干扰产生偏差。
迈克尔逊干涉仪的调整与使用实验目的
(1)了解迈克尔逊干涉仪的光学结构及干涉原理,学习其调节和使用方法;
(2)学习一种测定光波波长的方法,加深对等倾、等厚干涉的理解;
(3)测量He-Ne激光波长。
扩展资料:
迈克尔逊干涉仪的调整与使用实验的实验步骤
观察扩展光源的等倾干涉条纹并测波长:
①点燃钠光灯,使之与分光板G1等高并且位于沿分光板和M1镜的中心线上,转动粗调手轮,使M1镜距分光板G1的中心与M1镜距分光板G1的中心大致相等(拖板上的标志线在主尺32 cm位置)。
②在光源与分光板G1之间插入针孔板,用眼睛透过G1直视M2镜,可看到2组针孔像。细心调节M1镜后面的3个调节螺钉,使2组针孔像重合,如果难以重合,可略微调节一下M2镜后的3个螺钉。当2组针孔像完全重合时,就可去掉针孔板,换上毛玻璃,将看到有明暗相间的干涉圆环。
③再仔细调节M1镜的2个拉簧螺丝,直到把干涉环中心调到视场中央,并且使干涉环中心随观察者的眼睛左右、上下移动而移动,但干涉环不发生“涌出”或“陷入”现象,这时观察到的干涉条纹才是严格的等倾干涉。
④测钠光D双线的平均波长。先调仪器零点,方法是:将微调手轮沿某一方向(如顺时针方向)旋至零,同时注意观察读数窗刻度轮旋转方向;保持刻度轮旋向不变,转动粗调手轮,让读数窗口基准线对准某一刻度,使读数窗中的刻度轮与微调手轮的刻度轮相互配合。
⑤始终沿原调零方向,细心转动微调手轮,观察并记录每“涌出”或“陷入”100个干涉环时,M1镜位置,连续记录5次。
参考资料:百度百科—迈克尔逊干涉仪的调整及应用
- meira
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①实验中空程没能完全消除;
②实验对每一百条条纹的开始计数点和计数结束点的判定存在
误差;③实验中读数时存在随机误差;④实验器材受环境中的振动等因素的干扰产生偏差
迈克尔逊干涉仪实验中的物理思考题
1、在调整迈克尔逊干涉仪的时候,我们需要让镜面M1与M2平行,但是这事实上很难完美地达到。试验中要求视角移动时所产生的“吞吐”现象不超过一个周期,这也减少了部分误差。由于一开始时的试验器材上由于弹簧松动,我浪费了比较多的时间。虽然因为器材原因我最终也没有调出令人满意的干涉条纹,这里依然感谢助教老师在调节干涉仪上给我的帮助。2、在测量Na光平均波长时,我们需要测量“吞吐”个周期之后的仪器示数,而由于干涉条纹的明暗在不断变化,准确地记录50组数据有一些困难,我采取的纪录暗条纹周期的方法尤其受到这种问题的制约。这可能也造成了我们实验测出的波长值偏大的原因。3、在测量双线波长差的时候,需要记录条纹“模糊”时的示数。我们选择等到条纹已经比较模糊后先记录下数据然后继续旋转。如果模糊程度继续加大,则将新数据覆盖原有数据的方法。这样就保证了测出的“模糊”位置示数差较为恒定,得到的试验结果误差极小,在四舍五入之后与标准值完全一致。2023-07-12 00:51:101
物理光学实验~~迈克尔逊干涉仪的调整与使用。。 思考题:每“冒”出或“陷”入一个条纹,光程差变化多少?
光程差增加λ/2,中心就冒一个条纹。 根据干涉条件,当δ=kλ (k=0,1,2……)为明条纹,当δ=(2k+1)λ/2 为暗条纹 光程差减小,干涉条纹的级次降低,故由中央到边缘,干涉条纹的级次由高到低。光程差δ增大,干涉圆环扩大,向低干涉级次方向移动。2023-07-12 00:51:182
关于迈克尔干涉仪实验的思考题
1.测He-Ne激光波长时,要求N尽可能大,这是为什么?---N很大时,即使数错一两环,也不会带来很大的误差。2.使参考镜与动镜逐渐接近直至零光程(d=0),试描述条纹疏密变化现象。---条纹越来越稀疏,最后成一片明亮视场。3.将动镜由左向右移动,条纹有可能会冒出,也有可能会凐没,试解释为什么这两种情况都有可能发生。--- 条纹冒出或凐没,取决于二反射镜之间空气隙的厚度变化,而向某方向移动镜面时,空气隙的厚度是增加还是减少,又取决于二反射镜的相对位置,故两种情况都有可能发生。2023-07-12 00:51:281
有关迈克尔逊物理实验的一道思考题???
一、背景知识介绍:1883年美国物理学家迈克尔逊和莫雷合作,为证明“以太”的存在而设计制造了世界上第一台用于精密测量的干涉仪----迈克尔逊干涉仪,它是在平板或薄膜干涉现象的基础上发展起来的。迈克尔逊干涉仪在科学发展史上起了很大的作用,著名的迈克尔逊干涉实验否定了“以太”的存在。发现了真空中的光速为恒定值,为爱因斯坦的相对论奠定了基础。迈克尔逊用镉红光波长作为干涉仪光源来测量标准米尺的长度,建立了以光波长为基准的绝对长度标准。迈克尔逊还用该干涉仪测量出太阳系以外星球的大小。因创造精密的光学仪器,和用以进行光谱学和度量学的研究,并精密测出光速,迈克尔逊于1907年获得了诺贝尔物理学奖。二、 实验目的:熟悉迈克尔逊干涉仪的结构和工作原理掌握迈克尔逊干涉仪的调节方法,观察等倾干涉条纹测量半导体激光的波长测量钠黄光双谱线的波长差了解光源的时间相干性三、 验仪器:迈克尔逊干涉仪、半导体激光器、钠光灯四、 讲述及演示主要内容1. 介绍迈克尔逊干涉仪结构原理如迈克尔逊干涉仪光路图所示,点光源S发出的光射在分光镜G1,G1右表面镀有半透半反射膜,使入射光分成强度相等的两束。反射光和透射光分别垂直入射到全反射镜M1和M2,它们经反射后再回到G1的半透半反射膜处,再分别经过透射和反射后,来到观察区域E。如到达E处的两束光满足相干条件,可发生干涉现象。G2为补偿扳,它与G1为相同材料,有相同的厚度,且平行安装,目的是要使参加干涉的两光束经过玻璃板的次数相等,波阵面不会发生横向平移。M1为固定全反射镜,背部有三个粗调螺丝,侧面和下面有两个微调螺丝。M2为可动全反射镜,背部有三个粗调螺丝。(迈克尔逊干涉仪光路图见黑板)2. 可动全反镜移动及读数 可动全反镜在导轨上可由粗动手轮和微动手轮的转动而前后移动。可动全反镜位置的读数为:××.□□△△△ (mm)××在mm刻度尺上读出。粗动手轮:每转一圈可动全反镜移动1mm,读数窗口内刻度盘转动一圈共100个小格,每小格为0.01mm,□□由读数窗口内刻度盘读出。微动手轮:每转一圈读数窗口内刻度盘转动一格,即可动全反镜移动0.01mm,微动手轮有100格,每格0.0001mm,还可估读下一位。△△△由微动手轮上刻度读出。注意螺距差的影响。3. 介绍光源的时间相干性时间相干性是光源相干程度的一种物理描述。迈克尔逊干涉仪是观察光源时间相干性的典型仪器。要得到对比度很好的干涉条纹,必须考虑光源的时间相干性。时间相干性由相干时间tm来描述,定义光源的相干时间为:ΔLm为相干长度,上式表明,谱线宽度Δλ越窄,光源的单色性越好,其相干时间越大,即相干长度越长。半导体激光相干长度长,短则几厘米,长则数公里。钠光相干长度1~2厘米。白光相干长度更小,为微米数量级。4. 用半导体激光为光源,讲述及演示干涉仪调节方法,调出圆形干涉条纹。干涉条纹通过CCD在显示器上显示。5. 讲述及演示半导体激光波长测试原理及方法。在调出圆形干涉条纹的情况下,转动微调手轮,移动M1,可以看到条纹由中心向外涌出(或向中心涌入),在条纹开始涌出(或涌入)时,记下M1的位置d1。再继续移动M1同时开始计数,当条纹涌出(或涌入)条纹数N为100个时,记下M1的位置d2。计算出Δd=|d2-d1|,由公式计算出半导体激光波长λ。测量三次取平均,有效数字取三位。6. 讲述及演示“等光程”状态的调方法。7. 介绍钠黄光双谱线的波长差的测量原理和测量方法。进行演示。干涉仪向“等光程”状态调节。调节M1的位置,半导体激光圆条纹向中心涌入,圆条纹变粗变疏,(调节过程中如发现圆心跑出,仔细调节全反镜的粗调和微调螺丝,使圆心移至视场中)。换上钠灯,移去毛玻璃屏,一般能看到直的钠光干涉条纹,可调节M1的微调螺丝,得到粗细适合观察的条纹。转动手轮,移动M1,使干涉条纹对比度为零(或最大),记下M1的位置d1。再继续移动M1,使干涉条纹对比度再次为零(或最大),记下M1的位置d2。计算出Δd=|d2-d1|,由公式计算出黄光双谱线的波长差Δλ,λ取589.3nm。测量三次取平均,有效数字取三位。8. 强调实验注意事项光学元件表面严禁触摸,精密仪器操作耐心细致,反射镜粗到微动螺丝不能出现拧紧拧死现象,出现不好调节情况及时报告指导教师。四、其它主要工作:1. 讲课后立即检查光源、照明小灯是否正常,学生做实验前准备工作2. 学生开始做实验20分钟后,检查学生干涉调节情况,如遇不会调整的,边操作边指导,使其掌握。3. 要求学生40分钟左右完成半导体激光波长测量,计算测量结果。70分钟左右完成钠黄光双谱线的波长测量,计算测量结果。4. 检查数据,签字。2023-07-12 00:51:371
迈克尔逊干涉仪的调整和使用 的思考题
哇,大部分都想不起来了。我试着回答一下吧,不敢保证一定对。1、两种单色光波长不同,我估计应该是干涉花纹的间距有区别。2、牛顿环等厚干涉图样的圆环应该是不等间距的,等倾干涉花样等间距。3、干涉条纹从中央一圈圈扩大(或相反,向内缩)。因为M1、M2两次反射,将同一束光分开,形成了两列相干光。干涉条纹产生后,调整M1或M2,相当于调整两列光的光程差,光程差发生变化,则干涉加强和干涉减弱的位置都会有变化,于是干涉条纹就随之变化了。2023-07-12 00:51:461
迈克尔逊和法布里-伯罗两用干涉仪的调节和使用实验的思考题
一看便知是大工的,昨天刚做,我也想知道答案啊。。。。2023-07-12 00:51:553
迈克尔逊干涉仪实验思考题 能否用迈克尔逊干涉仪实验对其他气体物质进行测量为什么?
可以测量折射率。两个光路通过不同的气体介质(一路为空气,一路为待测气体),根据干涉条纹级次的变化可以判断出光程差,从而推算出折射率差,进而求出待测气体折射率。2023-07-12 00:52:032
迈克尔逊干涉仪思考题根据什么现象来判断m1平行m2
在迈克尔逊干涉实验中,可以在光源上做一个标记,观察这个标记物在两个反射镜M1和M2的反射像,如果两者严格重合,说明这两个反射镜是严格垂直的,也就是M1和M2的虚像平行。如果两个反射像不重合,则需要进一步调节。2023-07-12 00:52:111
大学物理实验 用迈克尔逊干涉仪测量光波的波长 相关思考题
大哥,其实我也不知道,你既然看到就点个赞呗。 好人一生平安2023-07-12 00:52:322
迈克尔逊干涉仪的调整与使用实验的几个思考题
分光板,分振幅法,长度和折射率使得光程差等于路程差,以及两束光亮度相等。调节反射镜的角度,使两束光重合。薄膜厚条纹间隔小,薄膜薄条纹间隔大。2023-07-12 00:52:401
迈克尔逊干涉仪的调节与使用实验思考题的答案
该错误是测量什么,什么时候的错误?这么厚的边缘的两个镜像是不完全平行,一个小角度就行了。干涉环条纹倾斜的干涉条纹,牛顿环的厚度干扰。2023-07-12 00:52:493
迈克尔逊干涉仪实验中的思考题关于改变分束镜与激光器或观察屏之间的距离等倾干涉条纹级数是否改变?
都改变,从公式2nhcos(Theta)=m(labda)可以看出。h变,m变2023-07-12 00:53:053
迈克尔逊干涉仪是利用什么的反射
1、迈克尔逊干涉仪是利用光的反射和透射,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. 2、薄膜的厚度e的变化会使场点对应的光程差发生变化,引起光程差变化,从而导致干涉条纹发生移动.2023-07-12 00:53:131
迈克尔逊干涉仪实验思考题测量波长时如何避免空程差
空程差 应该为回程误差吧,先往后再一直往前走2023-07-12 00:53:212
迈克尔逊干涉仪当m1和m2不垂直能不能看到干涉条纹
可以看到干涉条纹,因为反射镜M1·M2不垂直,所以两束光相交成一定夹角,当两束光只要在屏上重叠,光程相同,就可以看见干涉条纹. Ps:其实可以将其看成是杨氏干涉.2023-07-12 00:53:291
物理光学实验~~迈克尔逊干涉仪的调整与使用。。 思考题:每“冒”出或“陷”入一个条纹,光程差变化多少?
你可以描述得详细一点吗,我不知道你是说什么实验,是测以太风的迈克尔逊莫雷实验?还是用干涉图样测波长的??2023-07-12 00:53:382
迈克尔逊干涉仪思考题求解..明天下午之前要交报告,急求!!!!!
2nd=7λ n=1.40 d为膜厚 λ为相干光波长2023-07-12 00:53:571
迈克尔逊干涉仪实验思考题,干涉条纹的清晰度为何会发生周期性变化?针对这一情况,在具体实验中应注意什么
应该是空气流动影响的,得注意实验环境安静无风2023-07-12 00:54:041
迈克尔逊干涉仪思考题冒出和淹没
迈克尔逊干涉仪的条纹是许多同心圆,条纹从中心“冒出”,光程差增加,反正,条纹向中心“淹没”,光程差减小。2023-07-12 00:54:121
迈克尔逊干涉仪思考题,测he-ne激光波长时n尽可能大,为什么?
减少由于读数带来的误差2023-07-12 00:54:223
迈克尔逊干涉仪实验报告及数据处理(纳光波长)
。。。。。。。这也太笼统了,我该给你写点啥啊,总不能把我的报告拍张照片发上来吧2023-07-12 00:54:336
迈克尔逊干涉仪的实验的讨论题,第一个求解
M1和M2的间距变大,条纹会从中心产生,向外扩张;间距变小,条纹会向中心收缩。所以,题目中的现象说明M1和M2镜片间距左宽右窄。必须调平行才可以使用。2023-07-12 00:55:021
迈克尔逊干涉实验误差来源是什么?
迈克尔逊干涉仪实验误差来源:一、实验中没有全部清除空程对实验结果的影响;二、实验中,每个人判定每一百条条纹的开始和结束技术点的结果不同;三、实验中实验员对结果的读书有误差;四、环境中的振动等因素的对实验器材造成了一定程度的影响,产生了实验误差。扩展资料:迈克尔逊干涉仪实验注意事项:一、千万不要用手触摸光学表面,且要防止唾液溅到光学表面上。二、在调节螺钉和转动手轮时,一定要轻、慢,决不能强扭硬扳。三、反射镜背后的粗调螺钉不可旋得太紧,用来防止镜面的变形。四、在调整反射镜背后粗调螺钉时,先要把微调螺钉调在中间位置,以便能在两个方向上作微调。五、测量中,转动手轮只能缓慢地沿一个方向前进(或后退),否则会引起较大的空回误差。迈克尔逊干涉仪的应用:迈克尔逊干涉仪的最著名应用即是它在迈克尔逊-莫雷实验中对以太风观测中所得到的零结果,这朵十九世纪末经典物理学天空中的乌云为狭义相对论的基本假设提供了实验依据。除此之外,由于激光干涉仪能够非常精确地测量干涉中的光程差,在当今的引力波探测中迈克尔逊干涉仪以及其他种类的干涉仪都得到了相当广泛的应用。激光干涉引力波天文台(LIGO)等诸多地面激光干涉引力波探测器的基本原理就是通过迈克尔逊干涉仪来测量由引力波引起的激光的光程变化,而在计划中的激光干涉空间天线(LISA)中,应用迈克尔逊干涉仪原理的基本构想也已经被提出。迈克尔逊干涉仪还被应用于寻找太阳系外行星的探测中,虽然在这种探测中马赫-曾特干涉仪的应用更加广泛。迈克尔逊干涉仪还在延迟干涉仪,即光学差分相移键控解调器(Optical DPSK)的制造中有所应用,这种解调器可以在波分复用网络中将相位调制转换成振幅调制。参考资料来源:百度百科—迈克尔逊干涉仪2023-07-12 00:55:091
迈克尔孙干涉仪的调整及使用实验原理
1、实验目的(1)掌握迈克尔逊干涉仪的工作原理和结构,学习其调整方法和技巧(2)学习精确测量长度的方法。(3)学会用迈克尔逊干涉仪测量单色光的波长。2、实验原理1、迈克尔逊干涉仪的光路迈克尔逊干涉仪有多种形式,其基本光路图如图6-7-1所示。从光源S发射的光束在分束器a的半反射表面M上被分成强度大致相等的反射光束1和透射光束2反射光束1从A发射,然后投射到反射镜M2,反射回来,然后通过A;光束2穿过补偿板B并被投射到反射镜M1,然后被反射回来,然后穿过B,并在半反射表面m上被反射因此,这两束相干光束在空间相遇并发生干涉,干涉条纹可以通过望远镜或人眼观察到。补偿板B与分束器A材质、厚度相同,与分束器A平行放置,其作用是补偿反射光束1因在A中来回两次而多出来的光程,使干涉仪同时满足不同波长光的等光程要求。2、等倾干涉图样(1)产生等倾干涉的等效光路如图6-7-2所示(图中未画出补偿板B)。当观察者从O点看M2镜时,不仅能直接看到M2镜,还能看到被分束器a的半反射面M反射的像M1"这样,在观察者看来,两个相干光束被同一光束分别通过M1和M2反射。因此,从光学的角度来看,迈克尔逊干涉仪产生的干涉图样与M1和M2之间的空气层产生的干涉图样是一样的。在讨论干涉条纹的形成时,我们只需考虑M1和M2两个表面以及它们之间的空气层。因此,迈克尔逊干涉仪的干涉情况(干涉图样)是由光源、M1和M2以及观察屏的相对位置决定的。(2)等倾干涉图样的形成及单色光波长的测量当M1镜与M2镜垂直时,M1"与M2相互平行,距离为d如果光束以相同的倾角入射到M1′和M2上,经反射后将形成1和2′东平行的相干光,如图6-7-3所示。交叉点p是垂直于光线2"的P0如果M1"和M2之间有空气层,且n≈1,则两光束的光程差δ为δ=Mn+NP-Mo=(d/cosθ)+(d/cosθ)-PMsinθ=(2d/cosθ)-2DTanθsinθ,则[/h]因此,干涉条纹是一系列对应不同倾角的同心圆干涉条纹,称为等倾角干涉条纹(图6-7-4)。因为1"和2"光波只能在无穷远处相遇,所以干涉条纹局限在无穷远处。(1)亮条纹条件:θ=0°时,即两镜法线方向反射的光波光程差最大,中心条纹的干涉级次最高。中心点的亮度完全由d决定,当2d=kλ时,中心为亮点。当d的值改变λ/2时,干涉条纹改变一级。也就是说,M1"和M2之间的距离每增加或减少λ/2,干涉条纹的中心就会凸出或缩进一个干涉环。(2)测量光的波长为λ=(2δd/δn)δd为M2移动的距离;δN是干涉条纹出现或收缩的条纹数。(3)条纹间距:根据公式(6-7-1)可知,当d不变,θ不为零时,光程差δ减小,干砂条纹偏离中心的K阶较低。通过条纹间距δr≈(λz/2RRD)(z是观察屏到反射镜M2的距离,r是圆环的半径)。可以看出,离中心越远,干涉条纹越密。可以看出,系列K是从圆心沿半径,由高到低,条纹间隔由稀疏到密集。等倾干涉图样示意图如图6-7-4所示。2023-07-12 00:55:221
迈克尔逊干涉实验相关问题
答案应该是 ABCDACCA2023-07-12 00:55:302
迈克尔逊干涉仪实验的一些问题,求解答啊!急用
用白光做光源,如果条纹不重叠也可以来测波长补偿板的作用是用来抵消分光板带来的额外光程差,分光板的作用是把一束光分解成振幅基本相等的两束光如果M1,M2不严格垂直时,出现的是等厚干涉条纹,是直条纹2023-07-12 00:55:391
迈克尔逊干涉仪实验中的问题
小朋友挺有礼貌。呵呵注意等倾干涉,考虑理想模型:轴上两光源到某个距离的与轴垂直的平面上中心点及轴外点的距离。1。在两光源非常近的时候(极限情况重合),两光源到轴外点的距离差异与两光源到平面中心点的距离差异近乎相同差值很小,意味着光程差在很大的角度内变化不大。条纹疏2。当两个光源距离比较远时(比如说考虑成一个光源就在平面上,令一个光源与之有一定距离):两光源到轴外点的距离差异与两光源到平面中心点的距离差异相比较可知差别较大。,意味着光程差在于第一种情况相同的角度区间中变化要大。条纹密。由上述第2种情况可轻松的看出:两光源到轴外点的距离差比到平面中心点的距离差有减小的趋势。因此可判断:内环为干涉高级次,外环为干涉低级次。判断吞吐环:光程差增大,意味着环心干涉将由低级次变为高级次。由上面的同心环级次排布可知,原来的低级次环必定外移,意味着中心是吐环。反之吞环。答了这么多,也没有分2023-07-12 00:56:061
实验迈克尔逊干涉仪中,当干涉条纹已经出现,条纹间距很密或很稀疏,对调节和计量不利,如何改变这种情况?
目测是川大的2023-07-12 00:56:142
1迈克逊实验所用干涉仪的读书方法? 2怎样利用干涉条纹的涌出和陷入来测定光波的波长?
朋友你这问题有点太难了,我不会啊你去查查书籍和资料吧2023-07-12 00:56:225
迈克尔干涉仪实验中的问题
1,条件是光程差恒定,即有 L=2nh*cos(i);既然观察到了等倾干涉条纹,说明两平面镜已调平行,且不改变镜子倾角,再使d=0,说明镜子1和镜子2的虚像已经重合,此时视场为全暗(中心半点扩大到整个视场),不可能出现等厚条纹;显然不矛盾,光程差恒定不代表d可以为0,当d=0时,两光束相位差为零,不发生干涉;2,由于光程差的改变使原来第n级条纹移动出现在另外一处,看起来就像是条纹在移动;拿牛顿环实验来说,当挤压两透镜时,原来第n级环条纹(光程差为h,设空气折射率为1)的位置,由于光程差改变&h,若恰好使m*光波长=h-&h,则该位置将出现第m级环条纹,其中m<n(靠中心处级数越低),总体看起来就好像条纹在向外扩散,中心处不断“吐”出新的条纹。2023-07-12 00:57:071
迈克尔逊干涉仪的基于迈克尔逊干涉仪的思想实验
设想在迈克尔逊干涉仪处于静止时和匀速直线运动时分别做实验,以形成两个干涉条纹图案。由于干涉条纹是平面的图案,所以只要都以垂直角度观察,静止系和动系里的观察者所见应是一致的。而比较这俩图案,结果只可能是相同或不相同这两者中的一种。若分别以这两种可能的情形为据进行分析,就可以考察狭义相对论所宣称的“钟慢尺缩”物理效应和光速不变原理,在其理论框架中的相容性。由于是思想实验,那不妨先假设运动前后干涉条纹相同。为简化问题起见,设静止时实验装置两个方向(x和y)的光路是一样长的,即lx=ly。按光速不变原理,这两个方向的光速均为c。若在分光镜处放上一个精度足够高的钟,就可记录自分光镜分成两路的光,再各自回到分光镜所需的时间tx和ty。由lx=ly、tx=2lx/c、ty=2ly/c,可知钟记录两路光来回的时间值是相等的,即tx=ty。(按相对论的说法钟记录的时间被称为固有时,具有物理意义,而非坐标时的数学意义。)现设迈克尔逊干涉仪沿其中一条光路x的方向作匀速直线运动,所形成的干涉条纹与静止时是一样的。这就表明运动时,两路光来回所花的时间tx"和ty"也相等,即tx"=ty"。这是因为迈克尔逊干涉仪是通过干涉图案是否变化,来判断两路光来回的时间差是否变化,这也是迈克尔逊和莫雷之所以用它来验证以太是否存在的依据。如若不然,迈克尔逊-莫雷实验的结果,就不能被用来验证光速不变了。再按相对论的说法无论是否运动,钟在其所在的惯性系里测得的时间都是有效的,因此运动时分光镜处的那个钟,所记录下的两路光来回所花的时间就设为tx"和ty"。由于假设运动仅发生在x方向,与之垂直的y方向上没有速度变化,按狭义相对论的的说法,y方向光路的长度(空间尺度及数值)不会变,即ly"=ly。而相对于这个钟,运动前后各方向的光速仍然是同一个值c。由ly=ly"、ty=2ly/c、ty"=2ly"/c,可知ty=ty",即运动前后该钟所测y方向的光来回的时间值是相等的,而且这个钟的计量尺度也不该有改变。因为只有这样,由2ly"/ty"计算所得的光速值才能与运动前的计算值2ly/ty完全一样。如果运动后仅仅钟的计量尺度有所改变,那这时所测的光速是不可能与运动前所测的真正一样,这好比用快慢不同的钟来测速,数值一样并不能保证速度一样。有了tx=ty、ty=ty"、tx"=ty",自然就可推出tx=tx";再根据光速不变原理及速度公式,由2lx/tx=2lx"/tx",还可推出lx=lx"。同理,由于运动前后钟的计量尺度没有变化,那么x方向的空间尺度也不会发生变化。既然得出了lx=lx"及tx=tx"的结论,那么狭义相对论所预言的运动将会产生“钟慢尺缩”的物理效应又去哪了呢?显然要在狭义相对论的框架下,对本思想实验第一个假设情形作分析,是发现不了物理意义上的“钟慢尺缩”效应的。如果楞说有此物理效应的话,将会出现与本假设情形及光速不变原理格格不入的局面,这将在接下来分析另一假设情形中体现出来。且不说迈克尔逊干涉仪运动前后,干涉条纹图案不一样的假设情形符不符合相对性原理,以下将基于这第二个假设情形,接着考察光速不变原理和“钟慢尺缩”的物理效应在相对论体系中的相容性。如前所述,迈克尔逊干涉仪静止时两条光路等长(lx=ly),所形成的干涉条纹表示两路光来回的时间是一样的(tx=ty)。若按现假设,实验装置沿x方向作匀速直线运动时,干涉条纹与静止时的不一样了,以迈克尔逊干涉仪的原理来看,两路光来回的时间不再一样了(tx"<>ty")。按狭义相对论的说法,x方向若有运动变化,该方向上就会有“钟慢尺缩”的物理效应,即x方向的光路由静止时的lx变为运动时的lx",钟记录光来回的时间也由静止时的tx变为运动时的tx"。而按速度公式2lx"/tx"计算运动时x方向的光速值仍然是c,与静止时按2lx/tx计算的值是一样的,符合光速不变原理。这时由于y方向的运动速度并没有改变,因此不会有“尺缩”效应,即ly"=ly=lx,却不同于lx"。按光速不变原理,x和y方向的光速还是一样的c,由速度、距离、时间关系式可知,两路光来回的时间将不一样,即ty"=2ly"/c将不等于tx"=2lx"/c,这倒也吻合运动前后所形成的干涉条纹不一样的假设情形。那么运动前后,y方向的光来回的时间,即由同一个钟记录的ty是否等于ty"呢?如果ty<>ty",因为ly=ly",那由速度公式计算运动前后y方向的光速就不会是同一个值了,即2ly/ty<>2ly"/ty",这显然不符合光速不变原理。而要符合光速不变原理,同一个钟记录的运动前后y方向的光来回的时间就须相等,即ty=ty",可这还能说该钟因运动而变慢吗?于是无论ty与ty"是否相等,狭义相对论对第二个假设情形的解读,都会让其陷入两难的境地。当然,相对论可以否认第二个假设情形的真实存在,那就只剩第一个假设情形了,总不能两个假设情形都不认吧。可前面在分析第一个假设情形时,并没有发现狭义相对论所预言的“钟慢尺缩”物理效应的任何蛛丝马迹,这不得不让人生疑:狭义相对论能同时容纳光速不变原理和物理意义上的“钟慢尺缩”效应吗?2023-07-12 00:57:161
关于迈克尔逊干涉仪实验的一个问题
可以看到等厚干涉条纹2023-07-12 00:57:333
迈克尔逊干涉仪的调整及应用
1.迈克尔逊干涉仪的调整仪器结构简图《迈克尔逊干涉仪的调整及应用》(1)开启纳光灯。(纳光灯窗口有一毛玻璃,表面刻划一个十字叉丝)(2)目测反射镜M1、M2到G1的距离近似相等。通过旋转粗调手轮移动M1,使M1调整至适当位置。(3) 判断两束光是否相遇。首先观察光源中的十字叉丝经M1、M2的反射像,两叉丝像重合说明两束光相遇,则需调节M2上三个微调螺丝。迈克尔逊干涉仪的调整及应用《迈克尔逊干涉仪的调整及应用》《迈克尔逊干涉仪的调整及应用》迈克尔逊干涉仪的调整及应用2.观察干涉条纹(1)当平面反射镜M1和M2不垂直时,由E方向观察视场中形成平行等间距直条纹,为何种条纹?其条纹间距大小与什么有关。(2)若继续调节M2上三个螺钉及M2下方两手轮,使得M1与M2垂直,由E方向观察视场,可以看到由同心组成的干涉环,这就是等倾干涉条纹。(3)再通过旋转粗调手轮,改变M1的位置,使干涉场中只有几条较粗的条纹(直条纹、圆条纹均可),此时M1、M2到G1间的光程近似相等(光程差近似等于零),换上白炽灯,继续调节微动手轮,(在仪器的右边)就可以观察到彩色条纹。3.测量钠光波长(1)先将仪器调出较少的等倾干涉条纹,使中心出现一个暗斑。(2)要求旋转微动手轮,使条纹变化50次,测出Δh。(3)计算出波长2023-07-12 00:57:491
迈克尔逊干涉仪实验为什么手轮只能单向调节
因为手轮里面都是齿轮,齿轮都不是完全贴合的,都有空隙的,空隙肯定比波长大的多,而你的干涉仪就是波长量级的,你单向调节的时候,每一个齿都是紧贴另外一个齿轮的其中一面的,但是另外一面肯定有空隙的,如果你倒回来,那么在镜子没有动的情况下,手轮却走了零点几个毫米,别小看这零点几个毫米,就是几千个波长出去了,误差非常大!所以必须单向调节!2023-07-12 00:58:091
迈克尔逊干涉仪思考题
1. 激光点光源的相干长度很长,可达数百m,甚至更大,普通单色光(例如钠光源)的单色性远不及激光,相干长度很小。因此当M1和M2的距离稍大时,采用钠光源将看不到干涉现象(光源发出的同一束光经分光板分解的两列波实际上不能相遇,当然就不会发生干涉)。而激光光源可以在很大的M1,M2间距范围内获得清晰的干涉条纹。2. 每当M1移动半个波长,干涉条纹看起来就会冒出或缩进一圈,这是一种视错觉现象(视觉暂留),实际上每移动半个波长,中心斑点将由明到暗再由暗到明变化一个周期(假定原先是亮纹),其它条纹也类似明暗交替一个周期,从而形成上述视错觉。至于每移动半个波长,中心斑点将由明到暗再由暗到明变化一个周期的原因,通过光程差就可以解释了。例如对于中心斑点,光程差=2d(d为M1,M2间距),每当d改变半个波长,光程差就改变一个波长,原先是亮斑,之后还是亮斑。中间经过d改变四分之一波长的时候,光程差改变半个波长,原先的亮斑就会变成暗斑。2023-07-12 00:58:291
大学物理实验。迈克尔逊干涉仪测激光波长思考题谁知道???
找到课本里的那个公式,代进去2023-07-12 00:58:393
迈克尔逊干涉仪的调节与使用实验思考题的答案仪器的空程是如何产生的?实验中怎样消除空程的影响?
空程是微动鼓轮在倒转时,由于螺距差引起的测量误差。在测量过程中,微动鼓轮必须沿同一方向移动,能避免引入空程。2023-07-12 00:58:471
迈克尔逊干涉仪思考题求答案:用白光源确定M2镜处于零程差的位置准确为什么?
jhhgb非公开法规科成绩2023-07-12 00:58:541
迈克尔逊干涉仪分束镜的位置
条纹移动,相当于同一位置处条纹级数发生改变..半径只与光程差有关,即d有关,所以不改变.我也北理的呀.2023-07-12 00:59:031
光程差增加时牛顿环
迈克尔逊干涉仪是利用等倾干涉,牛顿环是等厚干涉. 1.圆环条纹越向外越密.相关证明见任一《光学》中的推导. 2.冒出.2hcosi=mλ,中心(i=0)级次最高,h增加,级次升高,所以冒出. 3.等倾:2hcosi=mλ 牛顿环:h=mλ/22023-07-12 00:59:121
迈克尔孙干涉仪实验结果与分析是什么?
等间距选取8个频率点利用干涉法进行测量,记录实验数据和理论数据。绘制频率-理论波长和实验测试波长的变化曲线,绘制波长-谐振器读数的关系曲线,进行分析讨论。从数据表格可以看到,在误差允许范围内,测量波长与理论波长一致,验证了这种测试方法的可行性。频率-波长变化曲线,理论波长与频率成反比,符合公式c= /f ,而测量波长大体趋势也是与频率成反比,但可见存在误差。主要原因为:(1)对极小值位置判定的不精确,对实验结果会产生误差。因此每次测量波长时,应尽量使幅度大些,以便准确定位极小值的位置。(2)在读取L长度时,不易精确的读数。(3)摇动读数机构手柄时,会使其上的全反射板抖动,影响信号的接收。迈克尔逊干涉仪是1881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。2023-07-12 00:59:451
迈克耳逊干涉仪的两个问题
等倾干涉主要看入射角度入射角越小 折射角就越小 形成的级次越高 就是说内圆条纹级次比外圆条纹的级次高2023-07-12 01:00:032
结合实验观察中的现象,总结迈克尔逊干涉仪调节的要点
1、在调整迈克尔逊干涉仪的时候,我们需要让镜面M1与M2平行,但是这事实上很难完美地达到。试验中要求视角移动时所产生的“吞吐”现象不超过一个周期,这也减少了部分误差。由于一开始时的试验器材上由于弹簧松动,我浪费了比较多的时间。虽然因为器材原因我最终也没有调出令人满意的干涉条纹,这里依然感谢助教老师在调节干涉仪上给我的帮助。2、在测量Na光平均波长时,我们需要测量“吞吐”个周期之后的仪器示数,而由于干涉条纹的明暗在不断变化,准确地记录50组数据有一些困难,我采取的纪录暗条纹周期的方法尤其受到这种问题的制约。这可能也造成了我们实验测出的波长值偏大的原因。3、在测量双线波长差的时候,需要记录条纹“模糊”时的示数。我们选择等到条纹已经比较模糊后先记录下数据然后继续旋转。如果模糊程度继续加大,则将新数据覆盖原有数据的方法。这样就保证了测出的“模糊”位置示数差较为恒定,得到的试验结果误差极小,在四舍五入之后与标准值完全一致。2023-07-12 01:00:171
干涉仪的实验报告怎么做?
1、迈克尔逊干涉仪实验报告及数据处理如下:实验名称:迈克尔逊干涉仪的调整与使用实验目的:了解迈克尔逊干涉仪的干涉原理和迈克尔逊干涉仪的结构,学习其调节方法2. 调节非定域干涉、等倾干涉、等厚干涉条纹,了解非定域干涉、等倾干涉、等厚干涉的形成条件及条纹特点。3. 利用白光干涉条纹测定薄膜厚度。实验仪器:迈克尔逊干涉仪(20040151),He-Ne激光器(20001162),扩束物镜。数据处理:可通过逐差法求He-Ne激光的波长2、定义:迈克尔逊干涉仪(Michelson interferometer),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。扩展资料:工作原理:迈克尔逊干涉仪(英文:Michelson interferometer)是光学干涉仪中最常见的一种,其发明者是美国物理学家阿尔伯特·亚伯拉罕·迈克尔逊。迈克耳孙干涉仪的原理是一束入射光分为两束后各自被对应的平面镜反射回来,这两束光从而能够发生干涉。干涉中两束光的不同光程可以通过调节干涉臂长度以及改变介质的折射率来实现,从而能够形成不同的干涉图样。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。2023-07-12 01:00:231
迈克尔逊干涉仪的调整与使用的误差分析
误差有以下几个来源:条纹的计数出错;空程没有消掉;最亮最暗位置判断误差。减小的话就是避免空程,认真计数。2023-07-12 01:00:482
我是刚问迈克尔逊干涉仪那道题的。。还有一处不懂 求问大神!
原理是一样的,都是利用光程差。2023-07-12 01:01:022
迈克尔逊干涉仪思考等倾干涉为什么是内疏
迈克尔逊干涉仪思考等倾干涉为什么是内疏这个问题对大部分一年级本科生都有一定难度.等倾干涉光程差为2dcosx,其中d为空气膜厚度,x为入射角.为使理解容易,不妨假定d=50个波长(lambda,记为l).现在考虑明纹,即当光程差为100lcosx=kl时,对于垂直入射即x=0,中心处的干涉级数为100.容易知道周围各环(明纹)的干涉级次依次为99,98,97,……(仅当级数小于等于100,x才可能取得实数值).x越大,级数越小.可以算出对应的x角分别为8.1,11.5,14.1°,级数越小(越靠外)角度差越小,表明条纹越密.楼主还可以严格证明试试看,不过证明涉及的计算比较复杂,这里就不给出了.2023-07-12 01:01:111
关于迈克尔逊干涉仪实验的问题
迈克尔逊干涉仪实验操作比较机械,最需要注意到是要细心,跳出或陷入的数目要数清楚。 本人感觉迈克尔逊干涉仪的难点是调节,怎么能把迈克尔逊干涉仪调到工作状态比较困难,我一般都是向老师求救~~2023-07-12 01:01:202
迈克尔逊的实验意义和在实际生活中的应用?
牛顿环可以测定光波波长或平凸透镜的曲率半径。 迈克耳孙干涉仪多用于测量长度、折射率和检查光学元件表面的平整度等。原理都是薄膜的等厚干涉。只不过牛顿环形成了空气劈尖,迈克耳孙干涉仪是M1、M2虚像之间的空气劈尖。2023-07-12 01:01:423
设计试验用迈克尔逊干涉仪测量一个玻璃薄片的厚度
①以钠光为光源调出等倾干涉条纹。②移动M2镜,使视场中心的视见度最小,记录M2镜的位置;在反射镜前平行地放置玻璃薄片,继续移动M2镜,使视场中心的视见度又为最小,再记录M2镜位置,连续测出6个视见度最小时M2镜位置。③用逐差法求光程差Δd的平均值,再除以以此种玻璃的折射率,就是厚度了。2023-07-12 01:02:001