邁克爾遜干涉儀注意事項與調(diào)節(jié)

邁克爾遜干涉儀是一種高精密光學(xué)儀器，以下是對其的詳細(xì)介紹：

一、基本定義

邁克爾遜干涉儀，英文名稱為Michelson interferometer，又稱邁氏干涉儀，是利用分振幅法產(chǎn)生雙光束以實現(xiàn)干涉的光學(xué)儀器。它通過調(diào)整可以產(chǎn)生等厚干涉條紋，也可以產(chǎn)生等傾干涉條紋。

二、發(fā)明者與原理

發(fā)明者：美國物理學(xué)家阿爾伯特·亞伯拉罕·邁克爾遜和莫雷合作設(shè)計制造，最初是為研究“以太”漂移而設(shè)計的。

工作原理：一束入射光經(jīng)過分光鏡（如半透半反鏡）分為兩束后各自被對應(yīng)的平面鏡反射回來，因為這兩束光頻率相同、振動方向相同且相位差恒定（滿足干涉條件），所以能夠發(fā)生干涉。干涉中兩束光的不同光程可以通過調(diào)節(jié)干涉臂長度以及改變介質(zhì)的折射率來實現(xiàn)，從而能夠形成不同的干涉圖樣。

三、結(jié)構(gòu)與組件

1、點光源S：提供干涉所需的光。

2、平面全反射鏡M1和M2：M1為定鏡，M2為動鏡，與精密螺絲相連，轉(zhuǎn)動鼓輪可以使其移動。

3、分光鏡G1：其右表面鍍有半透半反膜，使入射光分成強度相等的兩束（反射光和透射光）。

4、補償板G2：與G1為相同材料，有相同的厚度，且平行安裝，目的是要使參加干涉的兩光束經(jīng)過玻璃板的次數(shù)相等，從而消除額外的光程差。

四、干涉圖樣與解讀

等傾干涉：當(dāng)M2和M1'（M1的虛像）嚴(yán)格平行時，表現(xiàn)為等傾干涉的圓環(huán)形條紋。移動M2時，會不斷從干涉的圓環(huán)中心“吐出”或向中心“吞進(jìn)”圓環(huán)。

等厚干涉：當(dāng)M2和M1'不嚴(yán)格平行時，則表現(xiàn)為等厚干涉條紋。移動M2時，條紋不斷移過視場中某一標(biāo)記位置。

五、應(yīng)用與實例

1、長度和折射率的測量：如測量非常薄的薄膜的厚度、材料的熱膨脹或機械應(yīng)變等。

2、光譜線精細(xì)結(jié)構(gòu)的研究：用于研究光譜線的精細(xì)結(jié)構(gòu)。

3、光波標(biāo)定標(biāo)準(zhǔn)米尺：在光波標(biāo)定標(biāo)準(zhǔn)米尺等實驗中有著重要應(yīng)用。

4、引力波探測：激光干涉儀能夠非常精確地測量干涉中的光程差，邁克爾遜干涉儀在引力波探測中得到了廣泛應(yīng)用，如激光干涉引力波天文臺（LIGO）。

5、星體大小測量：邁克爾遜還發(fā)明了邁克爾遜星體干涉儀，利用光干涉的空間相干性測量星體大小。

六、邁克爾遜干涉儀注意事項與調(diào)節(jié)

1、不要用手觸摸光學(xué)表面，防止唾液濺到光學(xué)表面上。

2、在調(diào)節(jié)螺釘和轉(zhuǎn)動手輪時，要輕、慢操作，避免強扭硬扳。

3、反射鏡背后的粗調(diào)螺釘不可旋得太緊，防止鏡面變形。

4、在調(diào)節(jié)邁克爾遜干涉儀時，通常需要調(diào)整反射鏡的方位和干涉臂的長度，以獲得清晰的干涉圖樣。同時，還需要注意補償板的設(shè)置和調(diào)節(jié)，以確保兩束光在到達(dá)觀察區(qū)域時沒有因介質(zhì)而引入額外的光程差。

綜上所述，邁克爾遜干涉儀是一種基于干涉原理的高精密光學(xué)儀器，具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域和重要的科研價值。