迈克尔逊干涉仪

迈克尔逊干涉仪，是1881年美国物理学家迈克尔逊和莫雷合作，为研究“以太”漂移而设计制造出来的精密光学仪器。它是利用分振幅法产生双光束以实现干涉。通过调整该干涉仪，可以产生等厚干涉条纹，也可以产生等倾干涉条纹。主要用于长度和折射率的测量，若观察到干涉条纹移动一条，便是M2的动臂移动量为λ/2，等效于M1与M2之间的空气膜厚度改变λ/2。在近代物理和近代计量技术中，如在光谱线精细结构的研究和用光波标定标准米尺等实验中都有着重要的应用。利用该仪器的原理，研制出多种专用干涉仪。

工作原理

迈克尔逊干涉仪（英文：Michelson interferometer）是光学干涉仪中最常见的一种，其发明者是美国物理学家阿尔伯特·亚伯拉罕·迈克尔逊。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。

若干涉条纹发生移动，一定是场点对应的光程差发生了变化，引起光程差变化的原因，可能是光线长度L发生变化，或是光路中某段介质的折射率n发生了变化，或是薄膜的厚度e发生了变化。

S为点光源，M1（上边）、M2（右边）为平面全反射镜，其中M1是定镜；M2为动镜，它和精密螺丝丝相连，转动鼓轮可以使其向前后方向移动，最小读数为10mm，可估计到10mm,。M1和M2后各有3个小螺丝可调节其方位。G1（左）为分光镜，其右表面镀有半透半反膜，使入射光分成强度相等的两束（反射光和透射光）。反射光和透射光分别垂直入射到全反射镜M1和M2，它们经反射后回到G1（左）的半透半反射膜处，再分别经过透射和反射后，来到观察区域E。G2（右）为补偿板，它与G1为相同材料，有相同的厚度，且平行安装，目的是要使参加干涉的两光束经过玻璃板的次数相等，两束光在到达观察区域E时没有因玻璃介质而引入额外的光程差。当M2和M1'严格平行时，表现为等倾干涉的圆环形条纹，移动M2时,会不断从干涉的圆环中心“吐出”或向中心“吞进”圆环。两平面镜之间的“空气间隙”距离增大时，中心就会“吐出”一个个条纹；反之则“吞进”。M2和M1'不严格平行时，则表现为等厚干涉条纹，移动M2时，条纹不断移过视场中某一标记位置，M2平移距离 d 与条纹移动数 N 的关系满足：d=Nλ/2，λ为入射光波长。

经M2反射的光三次穿过G2分光板，而经M1反射的光通过G2分光板只一次。G1补偿板的设置是为了消除这种不对称。在使用单色光源时，可以利用空气光程来补偿，不一定要补偿板；但在复色光源时，由于玻璃和空气的色散不同，补偿板则是不可或缺的。

如果要观察白光的干涉条纹，臂基本上完全对称，也就是两相干光的光程差要非常小，这时候可以看到彩色条纹；假若M1或M2有略微的倾斜，就可以得到等厚的交线处（d=0）的干涉条纹为中心对称的彩色直条纹，中央条纹由于半波损失为暗条纹。

迈克尔逊和爱德华·威廉姆斯·莫雷使用这种干涉仪于1887年进行了著名的迈克耳逊-莫雷实验，并证实了以太的不存在。

应用

迈克尔逊干涉仪的最著名应用即是它在迈克尔逊-莫雷实验中对以太风观测中所得到的零结果，这朵十九世纪末经典物理学天空中的乌云为狭义相对论的基本假设提供了实验依据。除此之外，由于激光干涉仪能够非常精确地测量干涉中的光程差，在当今的引力波探测中迈克尔逊干涉仪以及其他种类的干涉仪都得到了相当广泛的应用。激光干涉引力波天文台（LIGO）等诸多地面激光干涉引力波探测器的基本原理就是通过迈克尔逊干涉仪来测量由引力波引起的激光的光程变化，而在计划中的激光干涉空间天线（LISA）中，应用迈克尔逊干涉仪原理的基本构想也已经被提出。迈克尔逊干涉仪还被应用于寻找太阳系外行星的探测中，虽然在这种探测中马赫-曾特干涉仪的应用更加广泛。迈克尔逊干涉仪还在延迟干涉仪，即光学差分相移键控解调器（Optical DPSK）的制造中有所应用，这种解调器可以在波分复用网络中将相位调制转换成振幅调制。

注意事项

1、千万不要用手触摸光学表面，且要防止唾液溅到光学表面上。

2、在调节螺钉和转动手轮时，一定要轻、慢，决不能强扭硬扳。

3、反射镜背后的粗调螺钉不可旋得太紧，用来防止镜面的变形。

4、在调整反射镜背后粗调螺钉时，先要把微调螺钉调在中间位置，以便能在两个方向上作微调。

5、测量中，转动手轮只能缓慢地沿一个方向前进（或后退），否则会引起较大的空回误差。

注：本名词内容引自百度百科