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2  迈克尔孙干涉仪的基本原理

光波干涉的实质是光波的强度叠加，以条纹的形式展现出来。由于光波干涉要求两束光波的光程差相同、频率和振动方向相同，故光波干涉有分波前法和分振幅法两种方法，迈克耳孙干涉仪采用的是分振幅法，本章将简要介绍迈克尔孙干涉仪的基本原理和光波波长的测量。

2.1  迈克尔孙干涉仪的工作原理

图2.1.1所示为迈克尔孙干涉仪基本构成。激光发射器、分光板、补偿板、平面反射镜和观测系统是构成迈克尔孙的基本单元，迈克尔孙干涉仪由扩散光源，两块平行平面玻璃板，两块平面反射镜和观察系统组成。

 迈克尔孙干涉仪结构示意图 

1.调节螺钉      2.铸铁底座       3.精密杠杆            4.机械台面

5.镜座导轨      6.移动镜         7.粗调螺钉            8.固定镜

9.分光板        10.补偿板        11.粗调手轮读数窗口   12.齿轮系统

13.粗调手轮     14.微调螺钉      15.微调手轮           16.微调螺钉

如图2.1.2所示，激光发射器将产生一束激光，在经过分光板时被分为两束相干光。其中一束光经过补偿板的补偿，使得两束光在玻璃镜中的光程差相同。通过调整干涉臂使得M1的位置变化（即空气中的光程差变化）或者安置检测品以及改变介质的折射率来实现光程差变化[2]。

迈克尔孙干涉仪的测量原理是基于光波干涉原理，通过统计变化的条纹数来计算。我们知道光波干涉的实质是光波的强度叠加，干涉条纹就是强度级次的表现。

那么观测屏上任一点P的光波强度为

其中 为干涉条纹中一点的光强， 和 为发生干涉的两束相干光的强度， 则为两束光的位相差。

光波干涉的必要条件是两叠加光波的位相差固定不变，振动方向和频率相同。所以想获得干涉，必须使得一个光源通过干涉装置使之分成两束相干光波[2]。一般有两种方法，一种叫做分波前法，即让光波通过并排的两个小孔把光波的波前分割为两部分，著名的杨氏干涉实验就是利用这个方法。另一种方法则是分振幅法，就是利用平行平板的反射或透射来产生两束相干光波。迈克尔孙干涉仪采取的是后一种方法，分振幅法。

2.2  迈克尔孙干涉仪测量光波波长

按照明光源分类，光波干涉可分为面光源产生的定域干涉和点光源产生的非定域干涉。下面讨论使用两种光源作为照明光源时，迈克耳孙干涉仪的干涉情况。

2.2.1  面光源定域等倾干涉

定域干涉中，当平面反射镜严格平行时，我们称之为等倾干涉，其条纹的特点是，条纹为明暗相间的同心圆纹,条纹定域在无穷远，中心级次最高，每当 增大 是,条纹从中心向外"涌出"一级，干涉条纹的分布是中心宽边缘窄。