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迈克耳逊干涉仪

下一节:week9课件

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迈克耳逊干涉仪课程教案、知识点、字幕

同学们好

这节课我给大家介绍一下

迈克耳逊干涉仪

迈克耳逊干涉仪可以说

在物理学的历史上

是一个非常非常重要的仪器

发挥了极大的作用

而且迄今为止依然有广泛的用途

首先来看一下它的结构

迈克耳逊干涉仪有四个方向

一个方向上放了个光源

那么在它的前进的光路上

有两面平镜

一个叫G1一个叫G2

G1平镜这两个平镜是完全一样的

G1平镜的一个面镀着银的膜

它起到了一个半透半反膜的作用

G2平镜完全是跟G1平镜是一样的

它起到了一个补偿镜的作用

有两个反射镜

一个方向的反射镜是M1反射镜

跟它垂直的另外一个方向的反射镜

是M2反射镜

在四端的另外一端

那么就是观测装置

工作原理是这样的

从S1光源发出光来

经过G1平镜再穿过G2平镜

它到了反射镜1

这是第一路光

完了之后从反射镜1反射回光来

最后在半透半反膜这个地方

反射到达观测装置

这是一个光路

第二个光路是

在这个半透半反膜

反射到了反射镜2

然后又从反射镜2反射回来

再穿过G1平镜

作为2’光路到了观测装置

这就是它的整个的仪器的结构形态

是这个样子 形式是这个样子的

那么这里实际上M1反射镜

在半透半反膜这个地方的一个虚线

实际上是可以在M2附近有一个M1'

是它的M1的一个虚像

那么这个虚像M1'和M2

实际上构成了一个薄膜

这就是我们前面熟悉的

提供了一个薄膜干涉的条件

那么它是靠光束2'跟光束1'发生干涉

如果M1'和M2是平行的

那么这种干涉呢就是我们熟悉的

叫等倾干涉

那么假如M1'跟M2

是个小角度的夹角的

那么这个我们可以测到的

是等厚干涉条纹

如果在等厚干涉条纹的情况底下

我前面在观测装置里头

还有一个十字叉丝

那么可以数条纹

我如果M1平移

M1平移实际上也就是

M1'跟M2的距离发生了改变

M1平移Δd这么一个长度的话

干涉条纹移过了N条

那么我就可以知道

Δd就等于λ/2的N倍

那么我就可以来数这个条纹

所以它的测量的精度

是可以达到波长量级的

那么这个图形就是等厚干涉条纹

这是M1跟M2’所组成的四个小角度

是各种不同等厚干涉的情形

那么这个图形是等倾干涉条纹

M2’跟M1是平行的

那么得到的是等倾干涉条纹

M1跟M2’居然可以重合

这是它仪器绝妙的地方

因为这两个镜子实际上没有重合

只是M1跟M2的虚像重合了

那么这是迈克耳逊干涉仪的实物

一般的商品像上面那个图这样子

那么这个的话呢

就标出来刚才我们所说的M1 M2

以及接收器 探测器

以及这两面镜子的位置

底下这个是实验室里头搭建的

迈克耳逊干涉仪

那么这个更加暴露更加直观

迈克耳逊他是1852年出生的

他做了很多工作

其中非常重要的工作

就是测定光速

他从27岁开始测光速

一直测到了71岁

精度非常之高

他最后测出的光速的精度

跟现在已经相差无几

迈克耳逊干涉仪

有一个非常好的优点

就是我们所说的

它是四个臂是完全可以分开的

所以我们在测量中间

操作非常方便

可以在臂里头增加一些元器件

来改变它的光程

这是这个仪器为什么迄今为止

依然是广泛采用的一个很重要的道理

迈克耳逊还用原子发光的波长

重新定义了长度

我们知道最开始的长度米长度

是一个具体的量器

迈克耳逊用铬原子的红光波长

来重新定义了长度

那么这个对计量上

应该说是大大的往前推进了

迈克耳逊最有名的一个工作

是测地球相对以太的速度

这就导致了最后得到的是

速度为零的结果

这个结果导致了狭义相对论的诞生

迈克耳逊因为创造了精密的光学仪器

并以进行光谱学和度量学的研究

精确的测出了光速

获得了1907年的诺贝尔物理奖

前面我们讲了迈克尔逊干涉仪

那么现在我们看一下这个实物

这里是个光源激光光源

通过一个平镜进行分束

分成两束

那么这里头

一个是M1一个就是M2

还有一个就是补偿镜

我们前面已经讲过的

那么四个臂分别是光源M1 M2

和最后观测的那一个臂

下面我们来看一下

现在这个情况我们看到的

是一个等厚的干涉条纹

那么这个意思是什么呢

就是说这两个镜子M1跟M2

实际上是一个相交的

有一个小的空气隙

这么个情况

所以它们的光程有一个差

这个光程差就造成了

等厚的一个干涉条纹

这是一个情况

现在我们看到的

圆的一圈一圈的干涉条纹

反应的是等倾干涉条纹

也就是说现在是M1跟M2这两面镜子

实际上是相当于平行的

中间有一个空气隙

那么当我空气隙增大的时候

我们会发现厚度增大的时候

条纹会一个一个冒出来

当我空气隙减薄的时候

那么条纹会一个一个淹灭进去

每一圈条纹都反应了相同的光程差

这节课我们就讲到这里

大学物理2 (电磁学、光学和量子物理)课程列表:

WEEK1

-电荷和库仑定律

--引言

--电荷

--库仑定律

-WEEK1--电荷和库仑定律

-电场及叠加原理,电偶极子

--电场和电场强度

--点电荷电场及叠加原理

--点电荷电场及叠加原理(续1)

--点电荷电场及叠加原理(续2)

--点电荷电场及叠加原理(续3)

-WEEK1--电场及叠加原理,电偶极子

-高斯定律

--电通量

--立体角*

--高斯定律的证明*

--高斯定律和电场线

--高斯定律的应用

--高斯定律的应用(续)

-WEEK1--高斯定律

-WEEK1--本周作业

-week1课件

WEEK2

-静电场环路定理、电势和叠加原理

--环路定理

--电势和叠加原理

--电势和叠加原理(续)

--电势梯度

--等势面

-WEEK2--静电场环路定理、电势和叠加原理

-静电能

--电荷系静电能

--电荷系静电能(续1)

--电荷系静电能(续2)

-WEEK2--静电能

-导体静电平衡

--物质中电场

--导体静电平衡

--导体静电平衡条件(续1)

--导体静电平衡条件(续2)

-WEEK2--导体静电平衡

-WEEK2--本周作业

-week2课件

WEEK3

-导体周围电场

--有导体时静电场的计算

--有导体时静电场的计算(续)

-WEEK3--导体周围电场

-静电屏蔽

--导体壳与静电屏蔽

-WEEK3--静电屏蔽

-电容及电容器

--电容及电容器

--电容及电容器(续)

-WEEK3--电容及电容器

-电介质

--介质对电场的影响

-WEEK3--电介质

-极化强度矢量,极化电荷

--极化强度

--极化电荷

-WEEK3--极化强度矢量,极化电荷

-WEEK3--本周作业

-week3课件

WEEK4

-极化规律、电位移矢量

--电介质的极化规律

--电介质的极化规律(续)

--电位移矢量及其应用

--电位移矢量及其应用(续)

-WEEK4--极化规律、电位移矢量

-有介质时静电场能量

--有介质时静电场能量

-WEEK4--有介质时静电场能量

-电流密度、稳恒电流和稳恒电场

--电流密度

--稳恒电流和稳恒电场

-WEEK4--电流密度、稳恒电流和稳恒电场

-电动势、欧姆定律的微分形式及基尔霍夫定律

--电动势

--欧姆定律

--欧姆定律(续)

-WEEK4--电动势、欧姆定律的微分形式及基尔霍夫定律

-电流微观图像和暂态过程

--电流微观图像

--电容器的充放电(暂态过程)*

-WEEK4--电流微观图像和暂态过程

-本周作业

--week4--本周作业

-week4课件

WEEK5

-洛仑兹力、磁感应强度

--电流磁效应

--磁场和磁感应强度

-WEEK5--洛仑兹力、磁感应强度

-毕-萨-拉定律、磁场叠加原理和磁场高斯定理

--毕-萨-拉定律

--毕-萨-拉定律(续)

--磁场高斯定律

-WEEK5--毕-萨-拉定律、磁场叠加原理和磁场高斯定理

-静磁场环路定理

--安培环路定理及其应用

--安培环路定理及其应用(续1)

--安培环路定理及其应用(续2)

-WEEK5--静磁场环路定理

-安培力和霍尔效应

--带电粒子在磁场中的运动

--霍尔效应

--安培力

-WEEK5--安培力和霍尔效应

-WEEK5--本周作业

-week5课件

WEEK6

-载流线圈在均匀磁场中受的磁力矩、磁矩

--载流线圈在均匀磁场中受的磁力矩

-WEEK6--载流线圈在均匀磁场中受的磁力矩、磁矩

-磁介质对磁场的影响和原子磁矩

--磁场中的磁介质

--原子的磁矩

-WEEK6--磁介质对磁场的影响和原子磁矩

-磁化强度矢量、磁化电流和磁场强度H及其环路定理

--磁介质的磁化

--磁化电流

--有磁介质时磁化的规律

-WEEK6--磁化强度矢量、磁化电流和磁场强度H及其环路定理

-WEEK6--本周作业

-week6课件

WEEK7

-铁磁介质和简单磁路

--磁场的界面关系

--铁磁性材料

-WEEK7--铁磁介质和简单磁路

-法拉第电磁感应定律

--法拉第电磁感应定律

--电磁感应定律和磁通连续定理的普适性

-WEEK7--法拉第电磁感应定律

-动生电动势和感生电动势、感生电场和涡流

--动生电动势

--感生电动势和感生电场

--涡电流

-WEEK7--动生电动势和感生电动势、感生电场和涡流

-自感和互感

--自感

--互感

-WEEK7--自感和互感

-WEEK7--本周作业

-week7课件

WEEK8

-暂态过程和磁场能量

--RL电路的暂态过程

--磁场的能量

-磁场和电场的相对性

--电场和磁场的相对性

-位移电流和麦克斯韦方程组

--麦克斯韦方程组和电磁波

--麦克斯韦方程组

-WEEK8--位移电流和麦克斯韦方程组

-电磁波、坡因廷矢量和光压

--电磁波

--坡印廷矢量

--电磁波的动量

--光压——辐射压强

-本周作业

--week8--本周作业

-week8课件

WEEK9

-波动光学—引言

--波动光学——引言

-WEEK9--波动光学—引言

-杨氏双缝干涉、相干光

--光的干涉

--双缝干涉

-WEEK9--杨氏双缝干涉、相干光

-光源及发光性质

--光源的发光特性

--时间相干性

--空间相干性

-WEEK9--光源及发光性质

-光程、等倾和等厚干涉

--光程

--薄膜干涉(一)

--薄膜干涉(二)

-WEEK9--光程、等倾和等厚干涉

-迈克耳逊干涉仪

--迈克耳逊干涉仪

-WEEK9--本周作业

-week9课件

WEEK10

-衍射现象、单缝夫琅禾费衍射

--惠更斯原理

--单缝夫琅禾费衍射

--单缝夫琅禾费衍射(续)

-WEEK10--衍射现象、单缝夫琅禾费衍射

-光栅衍射

--光栅衍射

--光栅衍射(续)

-WEEK10--光栅衍射

-光学仪器分辨本领

--光学仪器的分辨本领

--光学仪器的分辨本领(续)

-WEEK10--光学仪器分辨本领

-X射线晶体衍射

--X射线的衍射

-WEEK10--X射线晶体衍射

-WEEK10--本周作业

-week10课件

WEEK11

-光的偏振状态和偏振片

--光的偏振状态

--光的偏振状态(续)

--起偏和检偏

-WEEK11--光的偏振状态和偏振片

-反射和折射光偏振

--反射和折射及散射光的偏振

-WEEK11--反射和折射光偏振

-晶体双折射、波片

--双折射

--双折射(续)

--波片

-WEEK11--晶体双折射、波片

-偏振光干涉、人工双折射和旋光

--偏振光的干涉

--人工双折射

--旋光现象

-WEEK11--偏振光干涉、人工双折射和旋光

-量子物理诞生和黑体辐射

--量子物理

--黑体辐射

-WEEK11--量子物理诞生和黑体辐射

-WEEK11--本周作业

-week11课件

WEEK12

-光电效应、光子和康普顿效应

--光电效应

--光子

--光子(续)

--光子(续2)

--康普顿效应

-WEEK12--光电效应、光子和康普顿效应

-物质波、波函数和概率密度

--物质波

--波函数

--波函数(续)

-WEEK12--物质波、波函数和概率密度

-不确定性关系

--不确定关系

-WEEK12--不确定性关系

-薛定谔方程

--薛定谔方程

-WEEK12--薛定谔方程

-一维无限深势阱

--一维无限深势阱

-WEEK12--一维无限深势阱

-WEEK12--本周作业

-week12课件

WEEK13

-一维问题

--一维谐振子

--势垒穿透

--扫描隧道显微镜

-WEEK13--一维问题

-氢原子能级和角动量

--原子中的电子

--玻尔理论发展的基础

--氢原子的量子力学处理

--能量量子化

-WEEK13--氢原子能级和角动量

-电子自旋、费米子和泡利不相容原理

--电子自旋与自旋轨道耦合

--碱金属原子光谱的双线

--微观粒子的不可分辨性

--各种原子核外电子排布

-WEEK13--电子自旋、费米子和泡利不相容原理

-WEEK13--本周作业

-week13

WEEK14

-X射线、激光、分子光谱简介

--video

--Video

--分子光谱简介

--激光

--光学谐振腔

-WEEK14--X射线、激光、分子光谱简介

-固体电子气模型和量子统计

--固体

--自由电子气体模型

--量子统计

-WEEK14--固体电子气模型和量子统计

-能带模型

--能带

-能带模型--作业

-本周作业

--WEEK14--本周作业

-week14

WEEK15

-半导体和PN结

--Video

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-WEEK15--半导体和PN结

-原子核性质、核磁共振

--Video

--Video

--Video

-WEEK15--原子核性质、核磁共振

-放射性和衰变规律

--Video

--α衰变

--穆斯堡尔效应

--β衰变

-WEEK15--放射性和衰变规律

-结合能、核力

--核的结合能

--核力

-WEEK15--结合能、核力

-粒子物理简介

--基本粒子

-WEEK15--粒子物理简介

-本周作业

--WEEK15--本周作业

-week15课件

期末考试

-期末考试--期末考试题Part1

-期末考试--期末考试Part2

-期末考试--期末考试Part3

迈克耳逊干涉仪笔记与讨论

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