迈克尔逊用他发明的干涉仪做了多次实验,始终没有看到他预期的干涉条纹。1887年,迈克尔逊在化学家莫雷的帮助下,进一步改进了实验装置,他们把干涉仪安装在一个很重的石板上,石板悬浮在水银液面上,仪器可以十分平滑地随意转动。
迈克尔逊干涉仪的调整与使用实验是大学物理实验中比较经典的实验,也是理论和实验结合紧密的实验,这个实验当初是物理学家迈克尔逊在他设计的仪器上在相互垂直的方向上,通过测量干涉条纹的移动证明光速不变,为狭义相对论奠定了实验基础,在物理学发展史上占有十分重要的地位。
迈克尔逊干涉仪实验的原理是利用分振幅法产生双光束以实现干涉。实验内容主要包括:调整干涉仪,产生等厚或等倾干涉条纹。观察干涉条纹的移动情况,记录数据。根据干涉条纹的移动情况,计算出空气膜厚度或折射率的变化。分析实验结果,得出结论。
迈克尔逊的干涉仪等实验使静止以太绝对空间理论及绝对空间变换公式出现了不确定性,而不确定性的理论必须得到修正。洛仑兹的修正是以迈克耳逊干涉仪实验结果为基础提出了收缩假说;爱因斯坦的修证是以收缩理论为基础否定了以太及静止以太绝对空间的存在。
【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。 调节观察干涉条纹,测量激光的波长。 测量钠双线的波长差。 练习用逐差法处理实验数据。 【实验仪器】 迈克尔逊干涉仪,钠灯,针孔屏,毛玻璃屏,多束光纤激光源(HNL 55700)。
迈克尔逊干涉仪实验误差产生原因 仪器本身震动 条纹有宽带。读数的滚轮上面精确度有限。人眼观察偏差。波长不是单色有宽度。
1、迈克尔逊实验数据20的发现,使得将来的天文学和物理学得以更深刻地理解并解释一些现象。它证实了光的传播速度是恒定的,无论何时,何地,光的速度都是不变的。它还表明地球相对于宇宙的静止或运动状态,并揭示了狭义相对论的大量实验依据。
2、数据:迈克尔逊干涉仪有多种多样的形式。从光源发出的一束光,在分束镜的半反射面上被分成光强近似相等的反射光束1和透射光束2。反射光束1射出后投向反射镜,反射回来再穿过;光束2经过补偿板投向反射镜,反射回来再通过,在半反射面上反射。
3、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 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。
4、任何光学面不得用手摸,如需要用镜头纸轻轻擦拭。 本实验的重点和难点是粗调即步骤③,需反复调节M1和M2背面的三个螺钉,但必须均匀调节,否则会造成仪器的损坏。
5、迈克耳逊根据已知数据(地球轨道速度为30km/s,v/c=10-4,λ=6×10-7米,l=2米)估算干涉条纹移动0.04个条纹。然而,实验结果却出乎迈克耳逊的预料,条纹移动远比预期值小。由此迈克耳逊认为:“结果只能解释为干涉条纹没有位移。可见,静止以太的假设是不对的。
6、λ平均 658 数据处理:A类不确定度u(a)=t×根号下{ ∑(λ-λ平均)的平方/(3-2) } B类不确定度u(b)△仪器÷根号3 总不确定度=根号下{ u(a)平方-u(b)平方} 实验原理可从网上下载。 有图。不确定度按上面公式算一下就行了。
数据:迈克尔逊干涉仪有多种多样的形式。从光源发出的一束光,在分束镜的半反射面上被分成光强近似相等的反射光束1和透射光束2。反射光束1射出后投向反射镜,反射回来再穿过;光束2经过补偿板投向反射镜,反射回来再通过,在半反射面上反射。
三个读数单位都是毫米,第一个读到1mm,第二个读到0.01mm,第三个最小刻度是0.0001mm,但是要多估读一位到0.00001mm。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。
这个看你用什么光测,对于单色光测量,补偿板可以不要。那部分光程差可以从其它部分补上,测量结果的绝对值改变了,相对值没有任何变化。而测量中我们实际更关注的是相对值,而不是绝对值,所有对于测纳光波长这样的实验,补偿板可以不要。
迈克尔孙补偿板厚度材质要求是玻璃材料与分光玻璃板,但没有镀膜,补偿板G2的材料和厚度都和分束镜G1相同。对于单色光的干涉而言这无所谓,因为这种差异可以通过调节干涉臂长度来补偿。
根据当时的观念,波是要在介质中才能传播的。离开介质的波在当时是不可思议的。2 当时的时空观是从常识中的来的,主流的科学家都认为麦克斯韦方程里的光速是相对以太而言的,在不同的参考系中,光速也是变化的。
1、③ 在光路上放入一扩束物镜组,它的作用是将一束激光汇聚成一个点光源,调节扩束物镜组的高低、左右位置使扩束后的激光完全照射在分光板G1上。这时在观察屏上就可以观察到干涉条纹(如完全没有,请重复上面步骤)再调节M1下面的两个微调螺丝使M1/、M2更加平行,屏上就会出现非定域的同心圆条纹。
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;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。
3、读数:移动镜(即M1) 的移动距离毫米数可在机体侧面的毫米刻尺上直接读得。粗调手轮2旋转一周, 拖板移动1毫米, 即M2移动1毫米, 同时, 读数窗口内的鼓轮也转动一周, 鼓轮的一圈被等分为100格, 每格为10-2毫米, 读数由窗口上的基准线指示。