1、 迈干仪的历史背景 迈克耳逊（ Albert Abrham Michelson ,1852 -1931）,迈克尔逊1852年12月19日出生在普鲁士，2岁时随父母移民美国。1907年诺贝尔物理学奖授予芝加哥大学的迈克耳逊，以表彰他对光学精密仪器及用之于光谱学与计量学研究所作的贡献。 迈克耳逊是著名的实验物理学家。他以精密测量光的速度和以空前精密度进行以太漂移实验而闻名于世。他发现的以他的名字命名的干涉仪至今还有广泛的应用。 迈克耳逊干涉仪是年美国物理学家迈克耳逊和莫雷合作，为研究“以太”漂移实验而设计制造出来的精密光学仪器。实验结果否定了以太的存在，解决了当时关于“以太”的争论，并为爱因斯坦发
2、现相对论提供了实验依据。3-7 Michelson 干涉仪干涉仪 1 阿尔伯特-迈克尔逊（Albert Abrahan Michelson，1852 1931）简介 美国著名实验物理学家：迈克尔逊，1852 年12月19日出生于波兰一个犹太商人家庭，1856年随父母移居美国.1873年毕业于美国海军学院。 迈克尔逊及其对物理学发展的主要贡献n 1883年任俄亥俄州克利夫兰市开斯应用科学学院物理学教授n 1889年成为麻省伍斯特的克拉克大学的物理学教授。n 1892年到一个全新的大学芝加哥大学任物理学系教授，并成为该系第一任系主任。 迈克尔逊及其对物理学发展的主要贡献 1907年迈克尔逊因为“发
3、明光学干涉仪并使用其进行光谱学和基本度量学研究” 而成为美国历史上第一位诺贝尔物理学奖获得者。1910-1911年担任美国科学促进会主席。 1923-1927年担任美国科学院院长。月球上的一个环形山是以他的名字命字。 1931年5月9日逝世于加利福尼亚的帕萨迪纳。迈克尔逊及其对物理学发展的主要贡献2、“以太漂移”学说的提出 十八世纪后，惠更斯、杨氏双缝干涉实验证明了光的波动性，并建立了光的波动理论。人们为了解释光的传播而引入“以太”的概念。设想“以太”是弥漫在整个宇宙空间的一种物质。光借助“以太”这种介质传播。“以太” 的提出是假设，被当时物理学界所接受。但如何用实验验证“以太”的存在，许多物
4、理学家用不同的实验进行了检验，具有代表性的是迈克尔逊的干涉仪实验最为著名。 3、迈克尔逊莫雷实验 按经典理论地球在“以太”中绕太阳公转，就象急驰的火车相对于周围空气运动而产生一股风一样.也应有一股“以太风”。迈克尔逊-莫雷实验就是为了测量“以太风”而设计的。实验仪器 由于迈克尔逊干涉仪将两相干光束完全分开，它们之间的光程差可以根据要求作各种改变，测量结果可以精确到与波长相比拟，所以应用很广。 迈克尔逊用干涉仪最先以光的波长测定了国际标准米尺的长度。因为光的波长是物质基本特性之一，是永久不变的，这样就可以把长度的标准建立在一个永久不变的基础之上。 此外，迈克尔逊干涉仪还被用来研究光谱线的精细结构
5、，这些都大大推动了原子物理与计量科学的发展，迈克尔逊干涉仪的原理还被发展和改进为其他许多形式的干涉仪器。例如米尺的标定及干涉分光工作已改用法布里珀罗干涉仪。但迈克耳逊干涉仪的基本结构仍然是许多干涉仪的基础。 目前根据迈克耳逊的基本原理研制的各种精密仪器广泛用于生产和科研领域。83-7-1 构造和光路 振幅分割型双光束干涉仪； 许多现代干涉计量仪器的基础。 图示： 不同方位看到的Michelson 干涉仪装置 9B: beam-splitter(分束镜);C: compensator(补偿器);M1, M2: mirrors (反射镜)M1M2 迈克尔逊干涉仪激光器光源激光器光源分光板分光板补偿
6、板补偿板扩束镜扩束镜反射镜反射镜M1反射镜反射镜M2观察屏观察屏M2移动导轨移动导轨13M1M2M2BCtP1ncos2t空气层 光程差 cos2nt位相差 2图示： Michelson 干涉仪的光路 面光源照明 143-6-2 Michelson 干涉条纹干涉条纹 M1M2M2BCtPcos2tM|M21M|M21不时：等厚干涉条纹 1）M1 很靠近M2时 2）M1 离开M2较远时 等倾,等厚混合条纹同心圆环同心圆环等倾干涉条纹 15等倾条纹等厚+等倾条纹 图示：Michelson 干涉仪的条纹形状 16两光波强度相等， 条纹对比度 V = 1 224cos2IaM1M2M2BCtP17Mi
7、chelson 干涉仪的等倾条纹 等倾条纹的分布规律： ktkcos2 M2靠近M1时: M2离开M1时 条纹从中心向外冒 1)t 改变/2 条纹改变1 级 t条纹向中心收缩k 迈氏干涉迈氏干涉18M1M2M2BCtktkcos2dkdtkksin2kkddksink 条纹变密 时，tddkk条纹变密 1kddk短波长，条纹密；长波长，条纹疏 时，t 时，kktddksin20kddk2）t 不变迈迈氏氏干干涉涉实验装置实验装置光纤化的光纤化的迈克耳逊迈克耳逊干涉仪干涉仪光源光源电子学系统电子学系统计算机计算机探探测测器器光纤耦合器光纤耦合器样样品品光纤聚焦器光纤聚焦器反反射射镜镜 大葱表皮的大葱表皮的 OCT OCT 图像图像 实际样品大小为实际样品大小为10mm4mm，图中横向分，图中横向分辨率约为辨率约为20m 纵向分辨率约为纵向分辨率约为25m应用应用生物生物医学医学材料科学材料科学我国第一台我国第一台OCT的第一张图的第一张图 清华原子分子国家重点实验室清华原子分子国家重点实验室兔子眼球前部的兔子眼球前部的OCT图像图像晶状体上皮晶状体上皮睫状体睫状体角膜后表面角膜后表面角膜前表面角膜前表面
