1,迈克耳孙干涉仪
M?1
2?
2
1
1?
S
M2
M1G1 G2
E
半透
半反膜
§ 17-6 迈克耳逊干涉仪
1.1 构造与光路示意图
迈克耳逊
1.2 工作原理
光束 2′ 和 1′ 发生干涉
? 若 M??1,M2平行 ? 等倾条纹 S
M2
M1G1 G2
M?1
2?
2
1
1?
迈克耳孙干涉仪
等倾条纹
1.2 工作原理
光束 2′ 和 1′ 发生干涉
? 若 M??1,M2平行 ? 等倾条纹
? 若 M??1,M2有小夹角 ? 等厚条纹
S
M2
M1G1 G2
M?1
2?
2
1
1?
各种干涉条纹及 M?1,M2相应位置如下图示,
迈克耳孙干涉仪
各种干
涉条纹及
M?1,M2相
应位置如
右图所示,
迈克耳孙干涉仪
M
M1
2
迈克耳孙干涉仪
M
M1
2
迈克耳孙干涉仪
M
M1
2
迈克耳孙干涉仪
M
M1
2
迈克耳孙干涉仪
M
M1
2
迈克耳孙干涉仪
1
M
M
2
迈克耳孙干涉仪
1
M
M
2
迈克耳孙干涉仪
1
M
M
2
迈克耳孙干涉仪
1
M
M
2
迈克耳孙干涉仪
1
M
M
2
迈克耳孙干涉仪
1
M
M
2
迈克耳孙干涉仪
1
M
M
2
迈克耳孙干涉仪
1
M
M
2
迈克耳孙干涉仪
1
M
M
2
迈克耳孙干涉仪
1
M
M
2
迈克耳孙干涉仪
1
M
M
2
迈克耳孙干涉仪
1
M
M
2
迈克耳孙干涉仪
1
M
M
2
迈克耳孙干涉仪
1
M
M
2
迈克耳孙干涉仪
1
M
M
2
迈克耳孙干涉仪
1
M
M
2
迈克耳孙干涉仪
1
M
M
2
迈克耳孙干涉仪
1
M
M
2
迈克耳孙干涉仪
在迈克耳孙干涉仪上发生等厚
干涉时, 若 M1平移 d 引起干涉条纹
移过 N 条, 则有：
十字叉丝
等厚条纹2
??? Nd
由等厚干涉原理，任意两相邻明纹（或暗
纹）所对应的空气层厚度差为：
21
?????
? kk eee
1.3 应用原理
此原理可用来测量微小长度。
迈克耳孙干涉仪
2,迈克耳孙和莫雷实验
迈
克
尔
孙
干
涉
仪
俯
视
图
迈克耳孙和莫雷实验
背景：企图测定地球在以太中运动的相对速率。
按照以太所设，光在以
太中传播的速率是 c，而以太
相对地球以速度 ?u 运动，
在 MM1路程上光速为 c +u，回
程时光速为 c ? u，束回所需
时间为
S
uc?
uc?
u
c
22 uc ?
uc
d
uc
dt
????1
迈克耳孙－莫雷实验原理图 ? ? 21
12
cuc
d
?
??
迈克耳孙和莫雷实验
? ? 2222 1
12
cuc
d
uc
dt
?
??
?
?
两束光波进入人眼时的时间差 ?t =t1?t2,
相应的光程差：
)( 21 ttctc ?????
}])(1[])(1{[2 21212 cucud ???? ?
来回所需时间为：
沿 MM2M运动的一束光波，在由 M到 M2的往
返路程上按照以太假设，光速都是 22 uc ?
迈克耳孙和莫雷实验
设 u/c <<1,将方括号中的量展开，略去高次项
22 )()(
2
12 cudcud ?
??
?
??
??
]})(211[])(1{[2 22 ?? ?????? cucud?
使整个干涉仪转过 90o,上述两条光路的地位互
相交换，时间差改变符号，光程差也改变，从而观
察到的干涉条纹的位置应发生移动 222
????????? c
udN
??
?
迈克耳孙和莫雷实验
在迈克耳孙－莫雷实验中，令 d=11m，
?=5.9?10-7 m，假定 u 为地球的轨道速率，则 u/c
=10-4，干涉仪转过 90o，所指望的条纹移动数目为
4.0)10(
109.5
1122 24
7
2
?
?
??
???????? ??c
udN
?
实验所用干涉仪可以观察到 0.01根条纹的移
动，但在地球上不同地方进行这一实验都没有观
察到干涉条纹的移动,得出否定的结果 。
迈克耳孙和莫雷实验
在迈克耳孙－莫雷实验中，令 d=11m，
?=5.9?10-7 m，假定 u 为地球的轨道速率，则 u/c
=10-4，干涉仪转过 90o，所指望的条纹移动数目为
4.0)10(
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1122 24
7
2
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实验所用干涉仪可以观察到 0.01根条纹的移
动，但在地球上不同地方进行这一实验都没有观
察到干涉条纹的移动,得出否定的结果 。
迈克耳孙和莫雷实验