优质解答
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
二、实验仪器：
迈克尔逊干涉仪、半导体激光器、钠光灯
三、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)
（1）××在mm刻度尺上读出.
（2）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.
（3）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.
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
二、实验仪器：
迈克尔逊干涉仪、半导体激光器、钠光灯
三、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)
（1）××在mm刻度尺上读出.
（2）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.
（3）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.