论文总字数：9150字

摘 要

该文是对迈克尔逊干涉仪的光学原理进行具体介绍并对其应用研究进行详细讲解的文章。在年，迈克尔逊制成了迈克尔逊干涉仪。它闻名于世界的原因是迈克尔逊有三个重要的实验由迈克尔逊干涉仪来完成：迈克尔逊.莫雷（）以太漂移实验；系统地首次研究出了光谱线细致的结构；第一次用光谱线的波长和标准米来进行仔细的比较，建立出了以光波长度为基本尺度的标准长度。迈克尔逊干涉仪是由迈克尔逊提出来的并加以大力发展的一种最典型的分振幅双光束干涉仪器，它在近代物理中的应用很广泛，在当今现代依然发挥着十分重要的作用。

关键词：迈克尔逊干涉仪，光学原理，设计，作用

Abstract：This paper is the optical principle of the Michelson interferometer which is introduced and explained the application research. Michelson interferometer is designed by Michelson in 1881. It is well known in the world because Michelson had it made three important experiments: Michelson Morley (Morley) ether drift experiments;the fine structure of the first systematic study of the spectral lines; the wave length of spectral line and the standard meter are compared, and established the standard length to wavelength as the benchmark. Michelson interferometer is proposed and developed by Michelson is one of the most typical division of amplitude of double beam interference device, its application is very wide, plays an important role in nowadays.

Keywords：Michelson interferometer, optical principle, design, function

目 录

1 绪论………………………………………………………………………… 4

2 迈克尔逊干涉仪 ……………………………………………………………4

2.1 迈克尔逊干涉仪的发现 …………………………………………………4

2.2 迈克尔逊干涉仪的基本原理………………………………………………5

2.3 迈克尔逊干涉仪的结构…………………………………………………5

3 光场的时间相干性 …………………………………………………………7

3.1 干涉条纹特点…………………………………………………………… 7

3.2 光源的非单色性对干涉图样衬比度的影响…………………………… 8

3.3 光场的时间相干性……………………………………………………… 10

3.4 时间相干性与空间相干性的比较…………………………………………10

4 迈克尔逊干涉仪的应用…………………………………………………… 11

4.1 测量金属丝的弹性模量 ……………………………………………… 11

4.2 测量透明材料折射率 …………………………………………………… 11

结论 …………………………………………………………………………… 13

参考文献 ……………………………………………………………………… 14

致谢 ……………………………………………………………………………15

1 绪论

如今，我们在日常光学的学习中，使用的是传统的迈克尔逊干涉仪，其常见实验的内容是: 观察等倾干涉条纹，观察等厚干涉条纹，测量激光或钠光的波长，测量钠光的双线波长差，测量玻璃的厚度或折射率之类等等。迈克尔逊干涉仪，它的发明是在年完成的，它由美国物理学家迈克尔逊和莫雷的一起合作后，为研究“以太”漂移实验来证明以太是否真实存在时而设计并制造出来的精密干涉测量仪器。它的光学原理是利用分振幅方法来产生两束光束后从而实现光的干涉的。通过调节该干涉仪干涉臂长度或其它方法，可以产生出等厚的干涉条纹，也可以用它产生出等倾的干涉条纹出来。该干涉仪主要用于长度和透明物质折射率的精密光学测量。在近代物理实验和近代计量技术中，比如说在光谱线精细结构的研究中和用光波标定标准米尺等实验中都起着重要的作用。利用该仪器的光学原理，已经研制出来了多种专用干涉仪用来进行光学实验或检测。

2 迈克尔逊干涉仪

2. 1 迈克尔逊干涉仪的发现

年，迈克尔逊干涉仪的发现是由迈克尔逊为了研究“以太”是否存在而设计出来的。迈克尔逊的名字是和迈克尔逊干涉仪以及迈克尔逊－莫雷实验紧密联系在一起的，当然最终的这种干涉仪也是以迈克尔逊他本人的名字命名的，也是对他贡献的最大肯定了。在迈克尔逊生长的年代里，人们大多都有着这样的想法：就是光和一切电磁波都是必须借助绝对静止的“以太”这种物质来进行传播的，而“以太”是否存在的问题以及是否具有静止的特性的问题，在当时还是一个未解之谜。曾经有人有过这种念头就是：测量地球对静止“以太”的运动所产生的“以太风”。从而来试图证明以太的存在和它具有静止的特性的特点，然而由于仪器的精密程度不是很高，实验出现的问题接踵而至，也就无法真实证明这种特性了。年麦克斯韦曾年写信给美国航海年历局的托德这个人，他建议说罗默的天文学方法对研究以太有着很大的帮助。迈克尔逊得知这一情况后，决心设计出一种灵敏度精确达到亿分之一的方法，用来测出与其有着紧密联系的效应。
　　年，一个一如既往的一天，在柏林大学亥姆霍兹实验室工作的他，在那里他发现了高精度的迈克尔逊干涉仪，著名的以太漂移实验就是在这样的背景下完成的。将仪器转动°角度后，两次测量的结果肯定有的条纹相位差。迈克尔逊用最开始制造出来的的干涉仪进行了这个实验，这台干涉仪的光学部分是用蜡固定封在平台上的，调节起来不够便捷，测量一个数据出来往往需要消耗好几小个时。实验证明结果是否定的。以失败告终肯定不能满足这些上进科学家的心，为了提高仪器精密程度，在年，在访美的瑞利、开尔文等人的鼓励下，他和化学家莫雷（， ，～）开始了合作，成功提高干涉仪的灵敏度，但令人失望的是，得到的结果仍然是否定的。年他们继续改进仪器的精密度，通过增加光路到米，消耗了整整天的时间，仔细地观察地球沿轨道与静止以太之间的相对运动，结果仍然是否定的。这一实验引起科学家的震惊和关注，这次实验的结果与热辐射中的“紫外灾难”实验并称为“科学史上的两朵乌云”。随后有多人前后重复这一实验，得出的结果不尽相同，历时年之久。对它的进一步研究，导致了物理学的新发展，由此可见迈克尔逊对近代物理的推动作用。迈克尔逊的另一项重要贡献是对光速的测定。早在海军学院工作时，由于航海的实际需要，他对光速的测定开始感兴趣。

年开始光速的测定工作。他是在菲佐、傅科、科纽三位地面成功测量光速的伟大的科学家之后，第四个在地面上成功测量出光速的人。在自己亲人的捐助以及当地政府的大力支持下，他这才能够有条件改进实验装置，提高实验水平。在他执着的努力与不停的实验中，他慢慢改进以往实验中的旋转镜以此来延长光路，这种方法大大的提高了他的测量精度，对光速的测量准确有了很大的帮助，就这样，他锲而不舍的进行实验，他总是不满足于现状，对自己的实验有着更高更精确的要求。就这样，耗时半个世纪，也就是他的大半生，在一次一如既往的精心设计的光速测量中，他最终因为中风离开了人世，告别了他热爱的科学事业，当然也留下了无数科学的财富。他的一生都奉献在了光速测量这样的科学探究当中。

剩余内容已隐藏，请支付后下载全文，论文总字数：9150字