邁克爾遜干涉儀反射鏡的調(diào)節(jié)

翁存程,洪凌鵬，余華恩

(福建師范大學(xué)，福建 福州　350007)

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邁克爾遜干涉儀反射鏡的調(diào)節(jié)

翁存程,洪凌鵬，余華恩

(福建師范大學(xué)，福建 福州350007)

摘 要：本文指出了目前邁克爾遜干涉儀的調(diào)節(jié)方法只能實(shí)現(xiàn)兩反射鏡相互垂直，但無(wú)法確定可移動(dòng)反射鏡與其移動(dòng)方向垂直的問(wèn)題。通過(guò)研究，我們給出了一種實(shí)現(xiàn)兩反射鏡相互垂直且可移動(dòng)反射鏡與其移動(dòng)方向垂直的調(diào)節(jié)方法。

關(guān)鍵詞：邁克爾遜干涉儀；反射面；調(diào)節(jié)

邁克爾遜干涉儀是一種利用分振幅法獲得雙光束干涉的儀器[1-3]。邁克爾遜干涉實(shí)際上就是等厚干涉。利用邁克爾遜干涉儀進(jìn)行測(cè)量前必須先調(diào)節(jié)邁克爾遜干涉儀，直到獲得等厚干涉。目前主要通過(guò)調(diào)節(jié)邁克爾遜干涉儀兩反射鏡背后的螺絲直到觀察到干涉圓環(huán)，然后微調(diào)水平拉簧螺絲和豎直拉簧螺絲使得干涉圓環(huán)不隨觀察者眼睛的移動(dòng)而發(fā)生吞吐現(xiàn)象。這樣即可獲得等厚薄膜干涉且被認(rèn)為邁克爾遜干涉儀調(diào)節(jié)完成[1-3]。顯然，目前的調(diào)節(jié)方法僅能實(shí)現(xiàn)邁克爾遜干涉儀兩反射鏡相互垂直，卻無(wú)法確定可移動(dòng)反射鏡與其移動(dòng)方向垂直，而且利用這樣調(diào)節(jié)的邁克爾遜干涉儀進(jìn)行測(cè)量將影響測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性[4-5]。本文中，我們給出了一種可實(shí)現(xiàn)兩反射鏡相互垂直且可移動(dòng)反射鏡與其移動(dòng)方向垂直的調(diào)節(jié)方法。

1分析

圖1　邁克爾遜干涉簡(jiǎn)圖

2Δd=nλ

(1)

其中λ為入射光波的波長(zhǎng)。

2Δdcosθ=nλ

(2)

根據(jù)方程式(1)和(2)，顯然在不考慮其它誤差的情況下測(cè)量得到的波長(zhǎng)值偏大。因此調(diào)節(jié)邁克爾遜干涉儀反射鏡相互垂直且可移動(dòng)反射鏡與其移動(dòng)方向垂直的意義重大。

2調(diào)節(jié)方法

1.初調(diào)反射鏡M1與M2相互垂直且反射鏡M1與其移動(dòng)方向垂直。

2.在邁克爾遜干涉儀的可移動(dòng)反射鏡M1前放置一根針A，針尖朝上且可隨反射鏡M1一起移動(dòng)，另外，針尖高度可調(diào)。調(diào)節(jié)針尖的高度，使針尖與反射鏡M1中心差不多等高。

3.在移動(dòng)導(dǎo)軌上固定另一根同樣形狀的針2，針尖也朝上且可左右和上下調(diào)節(jié)，并且這兩根針可通過(guò)移動(dòng)反射鏡M1靠在一起。

4.通過(guò)移動(dòng)反射鏡M1使兩根針緊靠在一起，然后調(diào)節(jié)高度，直到兩針尖在同一高度上。

5.移動(dòng)反射鏡M1，使兩根針間距較大。

6.通過(guò)分束板G1觀察，同時(shí)調(diào)節(jié)反射鏡M1背后的螺絲，直到四針尖(兩針尖和其在反射鏡M1的像)在同一直線上，那么反射鏡M1與其移動(dòng)方向就垂直了。

7.移走這兩根針，僅僅調(diào)節(jié)反射鏡M2背后的旋鈕，直到看到干涉圓環(huán)。

8.微調(diào)水平拉簧螺絲和豎直拉簧螺絲，直到觀察到干涉圓環(huán)不發(fā)生移動(dòng)為止。

3結(jié)論

在本論文中，我們通過(guò)研究目前邁克爾遜干涉儀的調(diào)節(jié)方法，發(fā)現(xiàn)目前的調(diào)節(jié)方法僅能實(shí)現(xiàn)邁克爾遜干涉儀兩反射鏡相互垂直，但無(wú)法確定可移動(dòng)反射鏡與其移動(dòng)方向垂直，而且利用這樣調(diào)節(jié)的邁克爾遜干涉儀進(jìn)行測(cè)量將影響測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。最后，我們給出了一種實(shí)現(xiàn)邁克爾遜干涉儀兩反射鏡相互垂直且可移動(dòng)反射鏡與其移動(dòng)方向垂直的調(diào)節(jié)方法。

參考文獻(xiàn)：

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[3]馬科斯玻恩.光學(xué)原理.上冊(cè)[M].電子工業(yè)出版社,2005:279-283.

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Adjustment of the Mirrors in Michelson Interferometer

WENG Cun-cheng,HONG Ling-peng,YU Hua-en

(Fujian Normal University,Fujian Fuzhou 350007)

Abstract：It reveals that two reflecting mirrors in Michelson interferometer can be adjust to be perpendicular to each other by the present adjustment method.But,the adjustment method can not achieve that the movable mirror is perpendicular to the direction of its movement.The adjustment method will influence the using of Michelson interferometer.Finally,an adjustment method,to adjust the movable mirror perpendicular to both the direction of its movement and the other mirror,is put forward.

Key words：Michelson interferometer；reflecting mirror；adjustment

中圖分類號(hào)：O 4-33

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

DOI：10.14139/j.cnki.cn22-1228.2016.001.018

文章編號(hào)：1007-2934(2016)01-0070-02

基金項(xiàng)目：福建省教育廳項(xiàng)目(JA15128)；福建師范大學(xué)本科教學(xué)改革研究立項(xiàng)項(xiàng)目： 突出創(chuàng)新，強(qiáng)化特色-物理學(xué)國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心的可持續(xù)發(fā)展研究；國(guó)家級(jí)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)團(tuán)隊(duì)經(jīng)費(fèi)。

收稿日期：2015-03-23