非定域干涉實驗裝置

『壹』 誰能幫我設計一個大學物理創新實驗啊!~

2 研究型實驗及其開設要求
2.1 研究型實驗的基本內涵
通常「研究型」物理實驗是在綜合性、設計性物理實驗的基礎上由學生自己選題、查閱文獻、設計實驗方案，在教師指導下完成實驗。「研究型」實驗通常是要求學生帶著問題測取數據，摸索實驗規律，然後帶著問題查找資料、探尋答案，並試著對所觀察到的現象進行理論分析，並做出合理的解釋。這類實驗的開設目的是全方位地鍛煉學生實驗研究的能力，充分調動學生的主動性和積極性，激發他們從事物理學研究的興趣和熱情，為以後從事科研工作打下良好的基礎。
2.2 研究型實驗的選題
研究型實驗要精心選題、科學設計。實驗內容要新穎、有趣味性，物理現象比較明顯和具有可研究性。同時還要考慮實驗室條件和學生的水平與能力，能讓學生在比較熟悉的理論基礎上作初步的分析與發展。既要與已知的現象、理論和方法有聯系又要有一定的深度和廣度。作為基礎物理實驗，研究型實驗內容不能過於復雜，要求不宜過高，要能通過分析、討論和查閱資料等方式讓學生可以比較容易地設計和實施實驗方案。
2.3 如何開展研究型實驗的教學
與傳統物理實驗不同，研究型實驗可以較充分地發揮學生的主觀能動性去探索未知的領域。因此，開設此類實驗項目的最好方式是利用實驗室開放的形式，由學生自主選擇和掌握實驗時間。研究型實驗項目可以有教師指定和學生自擬等形式，但無論那種形式，對實驗指導教師都提出了更高的要求。指導教師要對學生所選的研究型實驗項目在實施過程中可能出現的各種問題有充分的估計和認識，能夠引導、啟發和激勵學生完成實驗，並掌握能作進一步深入研究的空間。
研究型實驗更注重實驗結果的分析、討論和總結。因此，學生完成研究型實驗後要求寫出的實驗報告可以不同於普通實驗的報告，可以寫成研究總結報告形式或研究論文形式，甚至可以採用學術報告的形式口頭報告研究結果。
3 利用邁克耳遜干涉儀進行研究型實驗項目的設計
邁克耳遜干涉儀是一種典型的利用分振幅方法實現干涉的光學儀器，作為近代精密測量光學儀器之一，被廣泛用於科學研究和檢測技術等領域[4]。利用邁克耳遜干涉儀，能以極高的精度測量長度的微小變化及其與此相關的物理量。如果與CCD攝像、圖象處理等現代監測技術結合，可以實時觀測和分析各種干涉現象的變化，達到干涉檢測和自動控制的目的[5,6]。因此，利用邁克耳遜干涉儀進行研究型實驗設計具有變化多、內容豐富、研究性突出等特點。這里我們以「利用邁克耳遜干涉儀測量氣體折射率」 為題，作為一個研究型實驗的案例，簡述其實驗設計與實施過程。
3.1 設計原理與實驗裝置
實驗時，可以向學生提供：邁克耳遜干涉儀、He-Ne激光器、帶氣壓表的「氣室」、CCD圖象採集系統等實驗器材，要求設計一個實驗方案並測定空氣等氣體的折射率。這里簡述實驗基本原理：
在傳統的邁克耳遜干涉儀的一個測量光路上放置一個可充氣的「氣室」，干涉圖的觀測採用CCD和計算機進行圖象採集與處理。如圖 1為利用邁克耳遜干涉儀測定氣體折射率的實驗光路圖。

圖 1 實驗光路圖
圖中P為「氣室」，它是由腔體、壓力表和皮囊等組成。通過皮囊可以給氣室中的氣體增加壓力，也可以通過皮囊的減壓閥放氣給氣室減壓，腔內氣壓可以通過壓力表讀出。圖中接收屏W處放置一CCD攝像頭，干涉圖像可以通過計算機進行顯示和處理。
當激光束通過圖1中M1前面的氣室時，干涉圖樣隨氣室里氣體氣壓的變化而變化：當氣壓增加時，干涉圓環從中心湧出；反之，干涉圓環向中心陷入。通過研究氣體壓強變化與條紋移動的關系可以得到氣體折射率。在恆定溫度下，氣體折射率n與氣壓成正比：
(1)
式中p為氣體壓強，k為比例系數。在絕對真空下 ，則 。對於常壓 條件下，則 ，當氣室內壓強改變 時，由於折射率的變化引起光程差改變（ ），可以觀測到條紋的移動個數N。各參數之間的關系為
(2)
式中L為氣室的有效長度，由上述各式可以推得常壓( )下空氣折射率為
(3)
3.2 實驗結果與分析
利用圖1的光路經仔細調節可以獲得等傾干涉圖象，圖2是經CCD和計算機系統採集到的干涉圖象。當改變氣室內的壓強時可以看到干涉圓環從中心湧出或向中心陷入。實驗中先向氣室充氣加壓，然後緩慢放氣並觀測干涉圓環向中心陷入的條紋數。
實驗中用He-Ne激光作為光源（ =632.8 nm），所用氣室的有效長度L=75 mm，如果常壓 取標准大氣壓強760 mmHg，則(3)式可以寫成：
(4)
表1給出了氣室內壓強增加值 與條紋移動數N和計算得到的折射率 之間的關系。

圖2 CCD和計算機系統採集到的干涉圖象
表1：氣室內壓強增加值 、條紋移動數N和計算得到的折射率 值
/mmHg 230 210 190 170 150 130 110
N/個 20.8 19.0 16.6 15.0 13.5 11.8 9.8

1.0002903 1.002904 1.0002805 1.0002832 1.0002889 1.0002914 1.0002860
對測量數據求平均值並計算不確定度，得到

數據處理的方法還可以用作圖軟體，作出 ～N的關系曲線，通過求斜率計算得到折射率 。空氣折射率的標准值是1.0002926（對 nm）[7]，測量誤差主要來自條紋移動非整數部分的估讀和氣壓表讀數誤差。另外，對氣室的有效長度L和實驗室的常壓 的測量也對實驗結果引入誤差。
3.3 實驗內容和難度的拓展
作為研究型實驗，邁克耳遜干涉儀可以提供豐富的設計思想。例如，採用上述方法將氣室與一充滿不同氣體的氣囊（如氧氣袋）相連，可以用於測量各種氣體的折射率；如果對CCD採集圖象進行計算機處理和編程可以實現條紋移動的自動記數；利用這一實驗系統可以仔細觀測、分析定域和非定域干涉現象[8]；如果採用面光源或擴束的平行光作為光源，在圖1光路中氣室P換成一個平板玻璃（或有機玻璃片、透明塑料片等），則可以檢測玻璃表面平整度或介質內部的不均勻性；如果對有機玻璃片或透明塑料片等施加一定的應力，用上述方法可以分析透明介質的應力分布。等等這些內容經過精心設計均可作為研究型實驗開設。值得一提的是根據綜合性、設計性實驗的不同要求，將上述研究型實驗進行適當的教學設計，完全可以開設成綜合性或設計性實驗。

『貳』 非定域性干涉

邁克爾遜干涉儀上可以看到的等傾干涉和非定域干涉
相干光疊加區的任意專位置均能觀察到屬干涉條紋,稱之為非定域干涉；
點光源S發出的光束經過干涉儀M1'和M2的反射後,相當於兩個虛光源發出的相干光,將觀察屏幕放在光場疊加的任何位置處,都可以觀察到干涉條紋,這種干涉就是非定域干涉.干涉條紋取決於M1,M2'之間的空氣厚度和夾角
相干光疊加區只有特定位置才能觀察到干涉現象的情況,稱為定域干涉.
邁克爾遜干涉儀調整出等傾干涉就是定域干涉.此時平面鏡M1和M'2完全平行.用屏觀察時,只有在透鏡的焦平面及附近才能觀察到干涉條紋.用眼睛觀察時,如果眼睛上下、左右微微移動,同心干涉圓環的大小不變,僅僅是圓心隨眼睛移動而移動.
一般用等傾干涉即定域干涉來測量激光波長.

『叄』 非定域干涉和定域干涉有什麼區別，如何分別觀測它們

在干涉當中，所謂定域干涉和非定域干涉的區別在於干涉是不是僅僅局限於空間中的某些區域。
如果幹涉條紋僅僅局限於空間中的某些特定的區域，那麼就是定域干涉，比如系統光源使用的是擴展光源。
如果幹涉條紋出現在空間中的全部區域，就是非定域干涉，比如系統光源使用的是點光源。

『肆』 什麼是光源定義域干涉和非定義域干涉就是介紹邁克爾遜干涉儀實驗里的.百度貌似沒有

非定域干涉是指兩個光源發出兩列球面波，這兩列波在空間里處處相干，即各處都能產生干涉，在光場中任意地方放置毛玻璃都能看到干涉條紋，這是非定域干涉。定域干涉是指兩個點光源發出光經過偏振片所形成的線性光只能在一定的范圍內觀察到干涉現象，這是定域干涉。加分吧~

『伍』 大學物理實驗里的設計性實驗怎麼做

2研究型實驗及其開設要求2.1研究型實驗的基本內涵通常「研究型」物理實驗是在綜合性、設計性物理實驗的基礎上由學生自己選題、查閱文獻、設計實驗方案，在教師指導下完成實驗。「研究型」實驗通常是要求學生帶著問題測取數據，摸索實驗規律，然後帶著問題查找資料、探尋答案，並試著對所觀察到的現象進行理論分析，並做出合理的解釋。這類實驗的開設目的是全方位地鍛煉學生實驗研究的能力，充分調動學生的主動性和積極性，激發他們從事物理學研究的興趣和熱情，為以後從事科研工作打下良好的基礎。2.2研究型實驗的選題研究型實驗要精心選題、科學設計。實驗內容要新穎、有趣味性，物理現象比較明顯和具有可研究性。同時還要考慮實驗室條件和學生的水平與能力，能讓學生在比較熟悉的理論基礎上作初步的分析與發展。既要與已知的現象、理論和方法有聯系又要有一定的深度和廣度。作為基礎物理實驗，研究型實驗內容不能過於復雜，要求不宜過高，要能通過分析、討論和查閱資料等方式讓學生可以比較容易地設計和實施實驗方案。2.3如何開展研究型實驗的教學與傳統物理實驗不同，研究型實驗可以較充分地發揮學生的主觀能動性去探索未知的領域。因此，開設此類實驗項目的最好方式是利用實驗室開放的形式，由學生自主選擇和掌握實驗時間。研究型實驗項目可以有教師指定和學生自擬等形式，但無論那種形式，對實驗指導教師都提出了更高的要求。指導教師要對學生所選的研究型實驗項目在實施過程中可能出現的各種問題有充分的估計和認識，能夠引導、啟發和激勵學生完成實驗，並掌握能作進一步深入研究的空間。研究型實驗更注重實驗結果的分析、討論和總結。因此，學生完成研究型實驗後要求寫出的實驗報告可以不同於普通實驗的報告，可以寫成研究總結報告形式或研究論文形式，甚至可以採用學術報告的形式口頭報告研究結果。3利用邁克耳遜干涉儀進行研究型實驗項目的設計邁克耳遜干涉儀是一種典型的利用分振幅方法實現干涉的光學儀器，作為近代精密測量光學儀器之一，被廣泛用於科學研究和檢測技術等領域[4]。利用邁克耳遜干涉儀，能以極高的精度測量長度的微小變化及其與此相關的物理量。如果與CCD攝像、圖象處理等現代監測技術結合，可以實時觀測和分析各種干涉現象的變化，達到干涉檢測和自動控制的目的[5,6]。因此，利用邁克耳遜干涉儀進行研究型實驗設計具有變化多、內容豐富、研究性突出等特點。這里我們以「利用邁克耳遜干涉儀測量氣體折射率」為題，作為一個研究型實驗的案例，簡述其實驗設計與實施過程。3.1設計原理與實驗裝置實驗時，可以向學生提供：邁克耳遜干涉儀、He-Ne激光器、帶氣壓表的「氣室」、CCD圖象採集系統等實驗器材，要求設計一個實驗方案並測定空氣等氣體的折射率。這里簡述實驗基本原理：在傳統的邁克耳遜干涉儀的一個測量光路上放置一個可充氣的「氣室」，干涉圖的觀測採用CCD和計算機進行圖象採集與處理。如圖1為利用邁克耳遜干涉儀測定氣體折射率的實驗光路圖。圖1實驗光路圖圖中P為「氣室」，它是由腔體、壓力表和皮囊等組成。通過皮囊可以給氣室中的氣體增加壓力，也可以通過皮囊的減壓閥放氣給氣室減壓，腔內氣壓可以通過壓力表讀出。圖中接收屏W處放置一CCD攝像頭，干涉圖像可以通過計算機進行顯示和處理。當激光束通過圖1中M1前面的氣室時，干涉圖樣隨氣室里氣體氣壓的變化而變化：當氣壓增加時，干涉圓環從中心湧出；反之，干涉圓環向中心陷入。通過研究氣體壓強變化與條紋移動的關系可以得到氣體折射率。在恆定溫度下，氣體折射率n與氣壓成正比：(1)式中p為氣體壓強，k為比例系數。在絕對真空下，則。對於常壓條件下，則，當氣室內壓強改變時，由於折射率的變化引起光程差改變（），可以觀測到條紋的移動個數N。各參數之間的關系為(2)式中L為氣室的有效長度，由上述各式可以推得常壓()下空氣折射率為(3)3.2實驗結果與分析利用圖1的光路經仔細調節可以獲得等傾干涉圖象，圖2是經CCD和計算機系統採集到的干涉圖象。當改變氣室內的壓強時可以看到干涉圓環從中心湧出或向中心陷入。實驗中先向氣室充氣加壓，然後緩慢放氣並觀測干涉圓環向中心陷入的條紋數。實驗中用He-Ne激光作為光源（=632.8nm），所用氣室的有效長度L=75mm，如果常壓取標准大氣壓強760mmHg，則(3)式可以寫成：(4)表1給出了氣室內壓強增加值與條紋移動數N和計算得到的折射率之間的關系。圖2CCD和計算機系統採集到的干涉圖象表1：氣室內壓強增加值、條紋移動數N和計算得到的折射率值/mmHg230210190170150130110N/個20.819.016.615.013.511.89.81.00029031.0029041.00028051.00028321.00028891.00029141.0002860對測量數據求平均值並計算不確定度，得到數據處理的方法還可以用作圖軟體，作出～N的關系曲線，通過求斜率計算得到折射率。空氣折射率的標准值是1.0002926（對nm）[7]，測量誤差主要來自條紋移動非整數部分的估讀和氣壓表讀數誤差。另外，對氣室的有效長度L和實驗室的常壓的測量也對實驗結果引入誤差。3.3實驗內容和難度的拓展作為研究型實驗，邁克耳遜干涉儀可以提供豐富的設計思想。例如，採用上述方法將氣室與一充滿不同氣體的氣囊（如氧氣袋）相連，可以用於測量各種氣體的折射率；如果對CCD採集圖象進行計算機處理和編程可以實現條紋移動的自動記數；利用這一實驗系統可以仔細觀測、分析定域和非定域干涉現象[8]；如果採用面光源或擴束的平行光作為光源，在圖1光路中氣室P換成一個平板玻璃（或有機玻璃片、透明塑料片等），則可以檢測玻璃表面平整度或介質內部的不均勻性；如果對有機玻璃片或透明塑料片等施加一定的應力，用上述方法可以分析透明介質的應力分布。等等這些內容經過精心設計均可作為研究型實驗開設。值得一提的是根據綜合性、設計性實驗的不同要求，將上述研究型實驗進行適當的教學設計，完全可以開設成綜合性或設計性實驗。

『陸』 如何利用定域干涉測量單色光波長，求實驗方案

實驗名稱】邁克來爾自遜干涉儀的調整與使用

【實驗目的】

1.了解邁克爾遜干涉儀的干涉原理和邁克爾遜干涉儀的結構，學習其調節方法；

2．調節非定域干涉、等傾干涉、等厚干涉條紋，了解非定域干涉、等傾干涉、等厚干涉的形成條件及條紋特點；

3．利用白光干涉條紋測定薄膜厚度。

【實驗儀器】

邁克爾遜干涉儀（20040151），He-Ne激光器（20001162），擴束物鏡

【實驗原理】

1. 邁克爾遜干涉儀

圖1是邁克爾遜干涉儀的光路示意圖

G1和G2是兩塊平行放置的平行平面玻璃板，它們的折射率和厚度都完全相同。G1的背面鍍有半反射膜，稱作分光板。G2稱作補償板。M1和M2是兩塊平面反射鏡，它們裝在與G1成45

『柒』 邁克爾遜干涉儀的定域干涉和非定域干涉有何區別

區別如下：

1、定義不同。

定域干涉：在相干光波的交疊區，干涉條紋只是分布在干涉區域的某些地方，則這種干涉是定域干涉。非定域干涉：在相干光波的交疊區，處處有干涉條紋，則這種干涉是非定域干涉。

2、區域不同。

定域就是某個一定的區域，盡管採用了擴展光源，仍可觀察到清晰干涉條紋．可觀察到清晰干涉條紋的區域稱為定域區非定域就是空間任何區域。

3、干涉條件不同。

干涉的定域問題：在相干光波場的交疊區，由於時間相乾性和空間相乾性的影響，不同的干涉條件，干涉條紋的分布區域將受到影響。

『捌』 用邁克爾遜干涉儀測空氣折射率

一個研究型實驗項目的探討
——利用邁克耳遜干涉儀測氣體折射率

王法遠
（淮北煤炭師范學院物理系 指導教師：戴建明）

摘 要：「研究型」物理實驗的開設對激發學生的求知慾、拓寬其知識面、培養其創新思維能力等方面都具有重要意義。本文以邁克耳遜干涉儀實驗為例，通過在實驗裝置中增設可調壓強的氣室和CCD圖像採集系統，實現對干涉圖樣的實時觀察和氣體折射率的較精確測量。實驗設計還考慮到了實驗內容及其難度的可深入與拓展空間，具有很強的研究型實驗特點，並且可以根據適當的教學設計將此實驗開設成綜合性或設計性實驗。
關鍵詞：研究型物理實驗;邁克耳遜干涉儀;CCD;折射率

A Research-type Physical Experiment
——Measurement of gas』 refractive index by using Michelson interferometer
Fayuan Wang
Tutored by Jianming Dai
Department of Physics, Huaibei Coal Instry Normal College
Abstract: The research-type physical experiments can play very important role to excite the students』 thirst for knowledge, widen the range of knowledge, cultivate the innovative and research ability. As an example, a research-type experiment, the measurement of gas』 refractive index by using Michelson interferometer and CCD system, is designed and putted in practice. The developmental space in content and complexity is considered in the design of experiment. It is indicated that the experiment has the obvious characters of research and very suits to study as research-type experiment for students.
Keywords: research-type physical experiment;michelson interferometer;CCD;refractive index

1 引言
隨著社會科技、經濟的高速發展，人才競爭越來越激烈，如何培養具有創新能力的高素質人才已受到普遍關注，這也對高校教育教學提出了新的挑戰和要求。對理工科各專業來說，大學物理實驗教學對培養學生的實踐能力、分析和研究問題的能力起到十分重要的作用，因此在高校創新型人才的培養中，大學物理實驗教學的改革首當其沖。
長期以來，由於受應試教育和傳統文化等方面的影響，與國外學生相比我國的學生學習非常刻苦、理論知識相當扎實，但在動手能力和創新意識上顯得不足。
而另一方面，目前大學物理實驗教學中也存在許多不利於學生創新能力培養的因素，突出表現在實驗內容偏重於驗證性，實驗的理念、思想、方法和手段落後等。為改變這一格局，近年來，各高校和教學管理部門都十分重視對「綜合性、設計性、研究性」實驗的開設要求[1-3]。但究竟什麼是綜合性、設計性、研究性實驗，如何開設這樣的實驗，仍然需要作深入的研究和教學實踐。本文就如何開設研究型實驗作一探討，並給出一個研究型實驗案例作詳細的實驗分析。
2 研究型實驗及其開設要求
2.1 研究型實驗的基本內涵
通常「研究型」物理實驗是在綜合性、設計性物理實驗的基礎上由學生自己選題、查閱文獻、設計實驗方案，在教師指導下完成實驗。「研究型」實驗通常是要求學生帶著問題測取數據，摸索實驗規律，然後帶著問題查找資料、探尋答案，並試著對所觀察到的現象進行理論分析，並做出合理的解釋。這類實驗的開設目的是全方位地鍛煉學生實驗研究的能力，充分調動學生的主動性和積極性，激發他們從事物理學研究的興趣和熱情，為以後從事科研工作打下良好的基礎。
2.2 研究型實驗的選題
研究型實驗要精心選題、科學設計。實驗內容要新穎、有趣味性，物理現象比較明顯和具有可研究性。同時還要考慮實驗室條件和學生的水平與能力，能讓學生在比較熟悉的理論基礎上作初步的分析與發展。既要與已知的現象、理論和方法有聯系又要有一定的深度和廣度。作為基礎物理實驗，研究型實驗內容不能過於復雜，要求不宜過高，要能通過分析、討論和查閱資料等方式讓學生可以比較容易地設計和實施實驗方案。
2.3 如何開展研究型實驗的教學
與傳統物理實驗不同，研究型實驗可以較充分地發揮學生的主觀能動性去探索未知的領域。因此，開設此類實驗項目的最好方式是利用實驗室開放的形式，由學生自主選擇和掌握實驗時間。研究型實驗項目可以有教師指定和學生自擬等形式，但無論那種形式，對實驗指導教師都提出了更高的要求。指導教師要對學生所選的研究型實驗項目在實施過程中可能出現的各種問題有充分的估計和認識，能夠引導、啟發和激勵學生完成實驗，並掌握能作進一步深入研究的空間。
研究型實驗更注重實驗結果的分析、討論和總結。因此，學生完成研究型實驗後要求寫出的實驗報告可以不同於普通實驗的報告，可以寫成研究總結報告形式或研究論文形式，甚至可以採用學術報告的形式口頭報告研究結果。
3 利用邁克耳遜干涉儀進行研究型實驗項目的設計
邁克耳遜干涉儀是一種典型的利用分振幅方法實現干涉的光學儀器，作為近代精密測量光學儀器之一，被廣泛用於科學研究和檢測技術等領域[4]。利用邁克耳遜干涉儀，能以極高的精度測量長度的微小變化及其與此相關的物理量。如果與CCD攝像、圖象處理等現代監測技術結合，可以實時觀測和分析各種干涉現象的變化，達到干涉檢測和自動控制的目的[5,6]。因此，利用邁克耳遜干涉儀進行研究型實驗設計具有變化多、內容豐富、研究性突出等特點。這里我們以「利用邁克耳遜干涉儀測量氣體折射率」 為題，作為一個研究型實驗的案例，簡述其實驗設計與實施過程。
3.1 設計原理與實驗裝置
實驗時，可以向學生提供：邁克耳遜干涉儀、He-Ne激光器、帶氣壓表的「氣室」、CCD圖象採集系統等實驗器材，要求設計一個實驗方案並測定空氣等氣體的折射率。這里簡述實驗基本原理：
在傳統的邁克耳遜干涉儀的一個測量光路上放置一個可充氣的「氣室」，干涉圖的觀測採用CCD和計算機進行圖象採集與處理。如圖 1為利用邁克耳遜干涉儀測定氣體折射率的實驗光路圖。

圖 1 實驗光路圖
圖中P為「氣室」，它是由腔體、壓力表和皮囊等組成。通過皮囊可以給氣室中的氣體增加壓力，也可以通過皮囊的減壓閥放氣給氣室減壓，腔內氣壓可以通過壓力表讀出。圖中接收屏W處放置一CCD攝像頭，干涉圖像可以通過計算機進行顯示和處理。
當激光束通過圖1中M1前面的氣室時，干涉圖樣隨氣室里氣體氣壓的變化而變化：當氣壓增加時，干涉圓環從中心湧出；反之，干涉圓環向中心陷入。通過研究氣體壓強變化與條紋移動的關系可以得到氣體折射率。在恆定溫度下，氣體折射率n與氣壓成正比：
(1)
式中p為氣體壓強，k為比例系數。在絕對真空下 ，則 。對於常壓 條件下，則 ，當氣室內壓強改變 時，由於折射率的變化引起光程差改變（ ），可以觀測到條紋的移動個數N。各參數之間的關系為
(2)
式中L為氣室的有效長度，由上述各式可以推得常壓( )下空氣折射率為
(3)
3.2 實驗結果與分析
利用圖1的光路經仔細調節可以獲得等傾干涉圖象，圖2是經CCD和計算機系統採集到的干涉圖象。當改變氣室內的壓強時可以看到干涉圓環從中心湧出或向中心陷入。實驗中先向氣室充氣加壓，然後緩慢放氣並觀測干涉圓環向中心陷入的條紋數。
實驗中用He-Ne激光作為光源（ =632.8 nm），所用氣室的有效長度L=75 mm，如果常壓 取標准大氣壓強760 mmHg，則(3)式可以寫成：
(4)
表1給出了氣室內壓強增加值 與條紋移動數N和計算得到的折射率 之間的關系。

圖2 CCD和計算機系統採集到的干涉圖象
表1：氣室內壓強增加值 、條紋移動數N和計算得到的折射率 值
/mmHg 230 210 190 170 150 130 110
N/個 20.8 19.0 16.6 15.0 13.5 11.8 9.8

1.0002903 1.002904 1.0002805 1.0002832 1.0002889 1.0002914 1.0002860
對測量數據求平均值並計算不確定度，得到

數據處理的方法還可以用作圖軟體，作出 ～N的關系曲線，通過求斜率計算得到折射率 。空氣折射率的標准值是1.0002926（對 nm）[7]，測量誤差主要來自條紋移動非整數部分的估讀和氣壓表讀數誤差。另外，對氣室的有效長度L和實驗室的常壓 的測量也對實驗結果引入誤差。
3.3 實驗內容和難度的拓展
作為研究型實驗，邁克耳遜干涉儀可以提供豐富的設計思想。例如，採用上述方法將氣室與一充滿不同氣體的氣囊（如氧氣袋）相連，可以用於測量各種氣體的折射率；如果對CCD採集圖象進行計算機處理和編程可以實現條紋移動的自動記數；利用這一實驗系統可以仔細觀測、分析定域和非定域干涉現象[8]；如果採用面光源或擴束的平行光作為光源，在圖1光路中氣室P換成一個平板玻璃（或有機玻璃片、透明塑料片等），則可以檢測玻璃表面平整度或介質內部的不均勻性；如果對有機玻璃片或透明塑料片等施加一定的應力，用上述方法可以分析透明介質的應力分布。等等這些內容經過精心設計均可作為研究型實驗開設。值得一提的是根據綜合性、設計性實驗的不同要求，將上述研究型實驗進行適當的教學設計，完全可以開設成綜合性或設計性實驗。
4 結束語
研究型物理實驗是一種不同於傳統物理實驗教學的模式，它具有很強的靈活多樣性，主要以激發學生的求知慾、拓寬其知識面、培養其創新思維能力為目的。我們通過「利用邁克耳遜干涉儀測量氣體折射率」作為一個研究型實驗的案例，較詳細地進行了研究型實驗設計和實驗測試與分析，結果表明可以作為一個很好的研究型實驗項目提供給學生作為實驗教學用。

參考文獻：
[1] 周進，於瑤，王思慧，潘元勝．學生主導性物理實驗的探索〔J〕．物理實驗，2005，25(1)：28
[2] 張瑞，林幸筍，何友軍等．一個研究型物理實驗項目——周期物成像規律實驗〔J〕．物理實驗，2001，21(4)：28
[3] 金恩培，錢守仁，趙海發，張立彬．如何開好設計性實驗〔J〕．物理實驗，2000，20(7)：24
[4] 程守洙，江之永．普通物理學〔M〕．北京：高等教育出版社，1998: 198
[5] 胡再國，黃建群，李娟．提高CCD實驗效果[J]．物理實驗，2002, 22(8)：43
[6] 許伯強，王紀俊．用現代技術設備改善邁克爾孫干涉儀的性能〔J〕．物理實驗，1999，19(4)：10
[7] 楊述武.普通物理實驗(光學部分)[M].北京: 高等教育出版社，2000: 269
[8] 沈元華,陸申龍.基礎物理實驗[M]. 北京: 高等教育出版社，2003: 245

致 謝

本文能夠得以完成，非常感謝我的指導老師戴建明老師，他的淵博知識以及在治學過程中表現出來的嚴謹態度使我深受鼓舞，給予我極大的指導和幫助，在此向戴建明表示衷心的感謝！

『玖』 邁克爾遜干涉儀

很努力的在找。。。
給個滿意吧。。 邁克爾遜干涉儀,是1883年美國物理學家邁克爾遜和莫雷合作，為研究「以太」漂移而設計製造出來的精密光學儀器。它是利用分振幅法產生雙光束以實現干涉。通過調整該干涉儀，可以產生等厚干涉條紋，也可以產生等傾干涉條紋。主要用於長度和折射率的測量，若觀察到干涉條紋移動一條，便是M2的動臂移動量為λ/2，等效於M1與M2之間的空氣膜厚度改變λ/2。在近代物理和近代計量技術中，如在光譜線精細結構的研究和用光波標定標准米尺等實驗中都有著重要的應用。利用該儀器的原理，研製出多種專用干涉儀。
。。。。。。。。。。。。。。。。。我就是傳說中的分界線。。。。。。。。。。。。。。。。。在一台標準的邁克耳孫干涉儀中從光源到光檢測器之間存在有兩條光路：一束光被光學分束器（例如一面半透半反鏡）反射後入射到上方的平面鏡後反射回分束器，之後透射過分束器被光檢測器接收；另一束光透射過分束器後入射到右側的平面鏡，之後反射回分束器後再次被反射到光檢測器上。注意到兩束光在干涉過程中穿過分束器的次數是不同的，從右側平面鏡反射的那束光只穿過一次分束器，而從上方平面鏡反射的那束光要經過三次，這會導致兩者光程差的變化。對於單色光的干涉而言這無所謂，因為這種差異可以通過調節干涉臂長度來補償；但對於復色光而言由於在介質中不同色光存在色散，這往往需要在右側平面鏡的路徑上加一塊和分束器同樣材料和厚度的補償板，從而能夠消除由這個因素導致的光程差。
在干涉過程中，如果兩束光的光程差是光波長的整數倍（0，1，2……），在光檢測器上得到的是相長的干涉信號；如果光程差是半波長的奇數倍（0.5，1.5，2.5……），在光檢測器上得到的是相消的干涉信號。當兩面平面鏡嚴格垂直時為等傾干涉，其干涉光可以在屏幕上接收為圓環形的等傾條紋；而當兩面平面鏡不嚴格垂直時是等厚干涉，可以得到以等厚交線為中心對稱的直等厚條紋。在光波的干涉中能量被重新分布，相消干涉位置的光能量被轉移到相長干涉的位置，而總能量總保持守恆。
。。。。。。。。。。。。。。。。。。我依舊是分界線。。。。。。。。。。。。。。。。。。。 這個主要是測量鈉雙線的波長差。
【實驗目的】
1.了解邁克爾遜干涉儀的干涉原理和邁克爾遜干涉儀的結構，學習其調節方法。
2．調節觀察干涉條紋，測量激光的波長。
3．測量鈉雙線的波長差。
4．練慣用逐差法處理實驗數據。
【實驗儀器】
邁克爾遜干涉儀，鈉燈，針孔屏，毛玻璃屏，多束光纖激光源（HNL
55700）。
【實驗原理】
1．邁克爾遜干涉儀
圖1是邁克爾遜干涉儀實物圖。圖2是邁克爾遜干涉儀的光路示意圖，圖中M1和M2是在相互垂直的兩臂上放置的兩個平面反射鏡，其中M1是固定的；M2由精密絲桿控制，可沿臂軸前、後移動，移動的距離由刻度轉盤(由粗讀和細讀2組刻度盤組合而成)讀出。在兩臂軸線相交處，有一與兩軸成45°角的平行平面玻璃板G1，它的第二個平面上鍍有半透（半反射）的銀膜，以便將入射光分成振幅接近相等的反射光⑴和透射光⑵，故G1又稱為分光板。G2也是平行平面玻璃板，與G1平行放置，厚度和折射率均與G1相同。由於它補償了光線⑴和⑵因穿越G1次數不同而產生的光程差，故稱為補償板。
從擴展光源S射來的光在G1處分成兩部分，反射光⑴經G1反射後向著M2前進，透射光⑵透過G1向著M1前進，這兩束光分別在M2、M1上反射後逆著各自的入射方向返回，最後都達到E處。因為這兩束光是相干光，因而在E處的觀察者就能夠看到干涉條紋。
由M1反射回來的光波在分光板G1的第二面上反射時，如同平面鏡反射一樣，使M1在M2附近形成M1的虛像M1′，因而光在邁克爾遜干涉儀中自M2和M1的反射相當於自M2和M1′的反射。由此可見，在邁克爾遜干涉儀中所產生的干涉與空氣薄膜所產生的干涉是等效的。
當M2和M1′平行時(此時M1和M2嚴格互相垂直)，將觀察到環形的等傾干涉條紋。一般情況下，M1和M2形成一空氣劈尖，因此將觀察到近似平行的干涉條紋(等厚干涉條紋)。
2．單色光波長的測定
用波長為λ的單色光照明時，邁克爾遜干涉儀所產生的環形等傾干涉圓條紋的位置取決於相干光束間的光程差，而由M2和M1反射的兩列相干光波的光程差為
Δ＝2dcos
i
(1)
其中i為反射光⑴在平面鏡M2上的入射角。對於第k條紋，則有
2dcos
ik＝kλ
(2)
當M2和M1′的間距d逐漸增大時，對任一級干涉條紋，例如k級，必定是以減少cosik的值來滿足式(2)的，故該干涉條紋間距向ik變大(cos
ik值變小)的方向移動，即向外擴展。這時，觀察者將看到條紋好像從中心向外「湧出」，且每當間距d增加λ/2時，就有一個條紋湧出。反之，當間距由大逐漸變小時，最靠近中心的條紋將一個一個地「陷入」中心，且每陷入一個條紋，間距的改變亦為λ/2。
因此，當M2鏡移動時，若有N個條紋陷入中心，則表明M2相對於M1移近了
Δd＝N
(3)
反之，若有N個條紋從中心湧出來時，則表明M2相對於M1移遠了同樣的距離。
如果精確地測出M2移動的距離Δd，則可由式(3)計算出入射光波的波長。
3．測量鈉光的雙線波長差Δλ
鈉光2條強譜線的波長分別為λ1＝589.0
nm和λ2＝589.6
nm，移動M2，當光程差滿足兩列光波⑴和⑵的光程差恰為λ1的整數倍，而同時又為λ2的半整數倍，即
Δk1λ1＝(k2＋)λ2
這時λ1光波生成亮環的地方，恰好是λ2光波生成暗環的地方。如果兩列光波的強度相等，則在此處干涉條紋的視見度應為零(即條紋消失)。那麼干涉場中相鄰的2次視見度為零時，光程差的變化應為
ΔL＝kλ1＝(k＋1)λ2
(k為一較大整數)
由此得
λ1－λ2＝＝
於是
Δλ=λ1－λ2＝＝
式中λ為λ1、λ2的平均波長。
對於視場中心來說，設M2鏡在相繼2次視見度為零時移動距離為Δd，則光程差的變化ΔL應等於2Δd，所以
Δλ＝
(4)
對鈉光＝589.3
nm，如果測出在相繼2次視見度最小時，M2鏡移動的距離Δd
,就可以由式(4)求得鈉光D雙線的波長差。
4.點光源的非定域干涉現象
激光器發出的光，經凸透鏡L後會聚S點。S點可看做一點光源，經G1(G1未畫)、M1、M2′的反射，也等效於沿軸向分布的2個虛光源S1′、S2′所產生的干涉。因S1′、S2′發出的球面波在相遇空間處處相干，所以觀察屏E放在不同位置上，則可看到不同形狀的干涉條紋，故稱為非定域干涉。當E垂直於軸線時(見圖3)，調整M1和M2的方位也可觀察到等傾、等厚干涉條紋，其干涉條紋的形成和特點與用鈉光照明情況相同，此處不再贅述。
【實驗內容與步驟】
1．觀察擴展光源的等傾干涉條紋並測波長
①點燃鈉光燈，使之與分光板G1等高並且位於沿分光板和M1鏡的中心線上，轉動粗調手輪，使M1鏡距分光板G1的中心與M1鏡距分光板G1的中心大致相等(拖板上的標志線在主尺32
cm
位置)。
②在光源與分光板G1之間插入針孔板，用眼睛透過G1直視M2鏡，可看到2組針孔像。細心調節M1鏡後面的
3
個調節螺釘，使
2
組針孔像重合，如果難以重合，可略微調節一下M2鏡後的3個螺釘。當2組針孔像完全重合時，就可去掉針孔板，換上毛玻璃，將看到有明暗相間的干涉圓環，若干涉環模糊，可輕輕轉動粗調手輪，使M2鏡移動一下位置，干涉環就會出現。
③再仔細調節M1鏡的2個拉簧螺絲，直到把干涉環中心調到視場中央，並且使干涉環中心隨觀察者的眼睛左右、上下移動而移動，但干涉環不發生「湧出」或「陷入」現象，這時觀察到的干涉條紋才是嚴格的等傾干涉。
④測鈉光D雙線的平均波長。先調儀器零點，方法是：將微調手輪沿某一方向(如順時針方向)旋至零，同時注意觀察讀數窗刻度輪旋轉方向；保持刻度輪旋向不變，轉動粗調手輪，讓讀數窗口基準線對准某一刻度，使讀數窗中的刻度輪與微調手輪的刻度輪相互配合。
⑤始終沿原調零方向，細心轉動微調手輪，觀察並記錄每「湧出」或「陷入」50個干涉環時，M1鏡位置，連續記錄6次。
⑥根據式(5-8)，用逐差法求出鈉光D雙線的平均波長，並與標准值進行比較。
2．觀察等厚干涉和白光干涉條紋
①在等傾干涉基礎上，移動M2鏡，使干涉環由細密變粗疏，直到整個視場條紋變成等軸雙曲線形狀時，說明M2與M1′接近重合。細心調節水平式垂直拉簧螺絲，使M2與M1′有一很小夾角，視場中便出現等厚干涉條紋，觀察和記錄條紋的形狀、特點。
②用白熾燈照明毛玻璃(鈉光燈不熄滅)，細心緩慢地旋轉微動手輪，M2與M1′達到「零程」時，在M2與M1′的交線附近就會出現彩色條紋。此時可擋住鈉光，再極小心地旋轉微調手輪找到中央條紋，記錄觀察到的條紋形狀和顏色分布。
3．測定鈉光D雙線的波長差
①以鈉光為光源調出等傾干涉條紋。
②移動M2鏡，使視場中心的視見度最小，記錄M2鏡的位置；沿原方向繼續移動M2鏡，使視場中心的視見度由最小到最大直至又為最小，再記錄M2鏡位置，連續測出6個視見度最小時M2鏡位置。
③用逐差法求Δd的平均值，計算D雙線的波長差。
4．點光源非定域干涉現象觀察
方法步驟自擬。
邁克爾遜干涉儀系精密光學儀器，使用時應注意防塵、防震；不能觸摸光學元件光學表面；不要對著儀器說話、咳嗽等；測量時動作要輕、要緩，盡量使身體部位離開實驗檯面，以防震動。

『拾』 邁克爾遜干涉實驗調節非定域干涉條紋時,若觀察到的條紋又細又密是何原因如何調節,

定域實際就是指想干涉的雙光束的交匯處。如等傾干涉時，要求兩反射板平行，經相同角度反射回來相乾的光是平行的，那麼他們的交匯處是無窮遠，只有使用凸透鏡才能使其匯聚在有限的距離內，或是用眼睛直接觀察才能看到環形條紋。當兩反射板不平行時，那麼就是等厚干涉，此時定域有三種情況，你可以自己畫圖看一下，一種定域與光源在反射面的同側，還有是定域與光源分居反射板兩側，另一個就是定域在兩反射板之間。