邁克爾遜干涉實(shí)驗(yàn)的物理思想

鄭慶華，王忠全

(淮南師范學(xué)院 物理與電子信息系，安徽 淮南 232038)

引言

邁克爾遜干涉實(shí)驗(yàn)是各本科院校普遍開設(shè)的一個光學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，用雙光束分振幅干涉的原理對各物理量進(jìn)行測量，是現(xiàn)階段世所公認(rèn)的精度最高的一種檢測手段。邁克爾遜干涉實(shí)驗(yàn)以其精巧的設(shè)計，較高的精確度，豐富和精彩的物理思想而為人們所青睞，有人說：從未有這樣一個實(shí)驗(yàn)?zāi)苋绱艘鹑藗兊呐d趣。我們試圖從另一個層面，來挖掘這個實(shí)驗(yàn)所蘊(yùn)含的物理思想，以期給學(xué)生更多的啟迪，達(dá)到實(shí)驗(yàn)教學(xué)的真正目的。

一、經(jīng)典性

邁克爾遜干涉實(shí)驗(yàn)是一個經(jīng)典的實(shí)驗(yàn)，其經(jīng)典性表現(xiàn)在以下幾個方面：

（一）歷史地位的重要性

邁克爾遜曾用雙光束分振幅的干涉原理，做了3個聞名于世的實(shí)驗(yàn)：邁克爾遜-莫雷實(shí)驗(yàn)、光譜精細(xì)結(jié)構(gòu)和利用光譜波長標(biāo)定米標(biāo)準(zhǔn)原器。

邁克爾遜-莫雷實(shí)驗(yàn)。1881年美國物理學(xué)家邁克爾遜（A Michlson，1852-1931）為測量光速，依據(jù)分振幅產(chǎn)生雙光束實(shí)現(xiàn)干涉原理，精心設(shè)計了一種干涉測量裝置——邁克爾遜干涉儀，這種干涉儀能以極高的精度來測量長度的微小變化，并可觀察和分析各種干涉現(xiàn)象。邁克爾遜-莫雷（Morley，1838-1923）利用這種干涉儀完成了相對論研究中有重要意義的“以太”漂移實(shí)驗(yàn)，徹底否定了“以太”的存在，解決了當(dāng)時關(guān)于“以太”的爭論并確定光速為定值，為愛因斯坦提出相對論提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

光譜的精細(xì)結(jié)構(gòu)。在最初的邁克爾遜干涉實(shí)驗(yàn)的研究中，是用納光……