实验41迈克耳孙干涉仪的使用
1881年迈克耳孙（Michelson,A.A.1852-1931）制成可以测定微小长度、折射率和光波
波长的第一台干涉仪。后来，他又用干涉仪做了３个闻名于世的重要实验：迈克耳孙—莫雷
（Morley，E.W.1838-1923）“以太”漂移实验，实验结果否定了“以太”的存在，解决了
当时关于“以太”的争论，并确定光速为定值，为爱因斯坦（Einstein，A.1879-1955）发
现相对论提供了实验依据；迈克耳孙与莫雷最早用干涉仪观察到氢原子光谱中巴耳末系的第
一线为双线结构，并以此推断光谱线的精细结构；迈克耳孙首次用干涉仪测得镉红线波长
（=643.84696nm），并用此波长测定了标准米的长度（1ｍ＝1553164.13镉红线波长）。
此外，迈克耳孙干涉仪在近代物理和近代计量技术中起了重要作用,利用相干光在干涉仪上
分成两支的特点，可以在一支光路中加入待研究的物质。例如，加入气体盒来测定气体折射
率。现代，迈克耳孙干涉仪也用于傅里叶变换光谱研究。今天迈克耳孙干涉仪已被更完善的
现代干涉仪取代，但它的基本结构仍然是许多现代干涉仪的基础。我国第一台教学用迈克耳
孙干涉涉仪是天津大学物理系研制的。
【预习重点】
（1）迈克耳孙干涉仪的构造原理和调节使用方法。
（2）薄膜的等倾干涉和等厚干涉。
（3）改变光程差的大小对等倾干涉的影响。
【实验目的】
（1）了解迈克耳孙干涉仪的结构，并掌握其调节方法。
（2）了解干涉仪的应用，会使用干涉仪进行相关测量。
【实验仪器】
迈克耳孙干涉仪、低压钠灯、白炽灯、带“T”标志的毛玻璃片。
图41-1迈克耳孙干涉仪
1-分束器G；2-补偿板G；3-可动反射镜M；4-固定反射镜M；5-反射镜调节螺丝；6-导轨；
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7-水平拉簧螺丝；8-垂直拉簧螺丝；9-微调手轮；10-粗调手轮；11-读数窗口；12-光屏
迈克耳孙干涉仪是根据分振幅干涉原理制成的精密实验仪器，主要由4个高品质的光学
镜片和一套精密的机械传动系统装在底座上组成（图41-1）。其中作为分束器的G1是一面
镀有半透膜的平行平面玻璃板，与相互垂直的M1和M2两个反射镜各成45°角，它使到达镀
镆处的光束一半反射一半透射，分为两个支路Ⅰ和Ⅱ（图41-2所示），又分别被M1和M2
反射返回分束器会合，射向观察位置E。补偿板G平行于G，是一块与G的厚度和折射
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率都相同的平行平面玻璃。它用来补偿光束Ⅱ在分束器玻璃中少走的光程，使两光路上任何
波长的光都有相同的光程差，于是白光也能产生干涉。M2是固定的，M1装在拖板上。转动
粗调手轮，通过精密丝杠可以带动拖板沿导轨前后移动，导轨的侧面有毫米直尺。传动系统
罩读数窗口内的圆分度盘每转动1格，M1镜移动0.01mm，右侧的微调手轮每转动1个分格，
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M1镜只移动10mm，估计到10mm。M1和M2的背后各有3个调节螺丝，可以调节镜面
的法线方位。M2镜水平和垂直的拉簧螺丝用于镜面方位的微调。
【实验原理】
1）等倾干涉环的产生和单色光波长的测量
图41-2迈克耳孙干涉仪光路图41-3干涉仪光路中的相干虚光源
在图41-2的迈克耳孙干涉仪光路中，当M和M两镜面相互垂直时，眼睛在E处观察到
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的反射镜M的虚像M是平行于M的一个对应平面；而光源S的虚像S和S，则可视为两个
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相干的虚光