迈克尔逊干涉仪实验？

迈克尔逊干涉仪实验？~

不长吧是为了减少两束相干光源的相位差，两束光相位差较小时，干涉现象比较明显，干涉环很清晰，当相位差大到一定值时，干涉现象就不是很明显了。
在干涉仪分光板后面渡有半反镜，光源打出的光束在半反镜处一分为二，一束被反射，一束透射。两束光又都被平面镜反射，重新汇聚，并相干。但是反射光比透射光多一次在分光板玻璃中的往返过程，这个过程会带来较大的光程差。这时如果加一个和分光板材料相同，厚度也相当的玻璃板，让透射光也往返于玻璃种，这样玻璃就不会引起较多额外的光程差，使干涉现象更加明显

使用迈克尔逊干涉仪要校正读数系统的原因是，转动微调鼓轮时，粗调鼓轮会随之转动，但在转动粗调鼓轮时微调鼓轮并不随之转动。因此在读数前必须校准零点。方法如下，将微调鼓轮沿测量方向旋转至零, 然后转动粗调鼓轮, 使之对齐读数窗口中的某一刻度线, 以后测量时微调鼓轮只能沿该方向转动.。

迈克尔逊的干涉仪实验

1880年美国物理学家迈克耳逊进行了证明“静止以太存在”的著名的迈克耳逊干涉仪实验。实验光路如图2所示。光源S发出光，经半透明的45度玻片A的镀银面，分成相互垂直的两束光1和2。透射光束1经反射镜M1反射，返回A后再反射到望远镜T中；反射光束2经反射镜M2反射后也反回A，再穿过A到达望远镜T。两束光在望远镜中发生干涉。B是与A相同的补偿玻片。

由于以太是绝对静止的，所以以太相对干涉仪的运动速度（或地球的速度）就是干涉仪（或地球）相对以太空间的运动速度，方向相反。设干涉仪的绝对运动速度为，与l1臂平行，与l2臂垂直，则光束1从A经M1回到A的过程中所需时间为

由于干涉仪在绝对空间中向左运动，光束2，实际所走路线如图3所示，为ab1a，因此，从A经M2再回到A，所需时间为

两束光到达望远镜的时间差为

如果将整个仪器旋转90度，时间差变为

时间差的改变将导致干涉条纹移动个条纹。如l=l1=l2，则

迈克耳逊根据已知数据（地球轨道速度为30km/s，v/c=10-4，λ=6×10-7米，l=1.2米）估算干涉条纹移动0.04个条纹。然而，实验结果却出乎迈克耳逊的预料，条纹移动远比预期值小。由此迈克耳逊认为：“结果只能解释为干涉条纹没有位移。可见，静止以太的假设是不对的。”③1887年迈克尔逊与莫雷合作，进一步改进干涉仪实验，提高了实验的精度，可实验结果还是一样。
在迈克尔逊的干涉仪实验以前，对以太的运动属性存在着两种认识，一种是菲涅尔在1818年提出的，他认为地球是由多孔的物质组成，地球的运动对以太几乎没有什么影响，只有着极其微弱的曳引作用，可以把地球表面的以太看作是静止的。由于菲涅尔静止以太说成功地解释光行差现象，因而人们普遍认同这一观念。迈克尔逊的干涉仪实验也是以此作为理论前提。另一种是斯托克斯在1845年提出的，他认为地球表面的以太完全受到地球运动曳引，因此地球表面的以太与地球有着相同的运动速度。显然，迈克尔逊的干涉仪实验和迈克尔逊-莫雷实验的结果否定了菲涅尔的以太部分曳引观念。至此，物理学家们开始倾向于斯托克斯的完全曳引观念。从斯托克斯的观念出发，必然会引出一个结论，即在运动物体表面有一速度梯度的区域；如果靠的很近，总可以观测到这一效应。1892年，英国物理学家洛奇设计了一个转盘干涉仪，用来观测由于梯度原因依然会存在的以太“漂移”。但是，该实验同样获得的是微不足道的条纹移动。因此，完全曳引以太的观念也被否定。实际上，我们完全可以根据迈克尔逊的干涉仪实验判定完全曳引理论。在迈克尔逊的干涉仪实验中，以太在地球运动的方向上受到完全曳引，所以，以太在此方向的漂移速度等于地球运动速度，或者说以太相对地球的运动速度为零；那么光束1从A经M1回到A的过程中所需时间应为t1=2l/c。而在与运动方向垂直的方向上并不存在以太的曳引运动，所以，以太在这一方向上的漂移速度为零，或者说它相对地球的运动速度为地球的运动速度，那么光束2从A经M2再回到A，所需时间依然为

因此，在以太被完全曳引的前提下，实验应该能够观测到0.02条干涉条纹的移动，但是，实验结果也远比此值小。显然，迈克尔逊的干涉仪实验本身就能同时否定了部分曳引和完全曳引以太两种观念。
洛仑兹长度收缩理论及长度收缩机理
迈克尔逊的干涉仪等实验使静止以太绝对空间理论及绝对空间变换公式出现了不确定性，而不确定性的理论必须得到修正。洛仑兹的修正是以迈克耳逊干涉仪实验结果为基础提出了收缩假说；爱因斯坦的修证是以收缩理论为基础否定了以太及静止以太绝对空间的存在。
洛仑兹认为：物体在绝对空间的运动方向存在着尺度收缩，收缩的物性机理原因是分子力作用；并且，他根据实验中光程相等，所用时间必须相等（即：t1=t2）的前提设定推导出长度收缩公式。
长度收缩现象的物性机理可以用以太形变理论进行阐释：静止的空间以太具有荷主形变（光）；具有荷主形变的以太与物体碰撞作用必然产生形变；作用使物体产生形变量的大小与以太荷主形变量和物体运动速度成正比。由于长度收缩量总是与物体在绝对空间中的运动速度一致，并且正好抵消了物体绝对运动造成的观测距离的变化，所以迈克耳逊干涉实验不可能产生干涉条纹的移动。同时，这也是在地球上测量光速必然相等的原因。

迈克耳逊干涉仪的原理是一束入射光经过分光镜分为两束后各自被对应的平面镜反射回来，因为这两束光频率相同、振动方向相同且相位差恒定（即满足干涉条件），所以能够发生干涉。干涉中两束光的不同光程可以通过调节干涉臂长度以及改变介质的折射率来实现，从而能够形成不同的干涉图样。干涉条纹是等光程差的轨迹，因此，要分析某种干涉产生的图样，必需求出相干光的光程差位置分布的函数。

大学物理实验迈克尔逊干涉仪的演示操作过程。

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