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迈克尔逊干涉实验的物理思想

2012-08-15郑庆华王忠全

淮南师范学院学报 2012年5期
关键词:思想实验设计

郑庆华,王忠全

(淮南师范学院 物理与电子信息系,安徽 淮南 232038)

引言

迈克尔逊干涉实验是各本科院校普遍开设的一个光学基础实验,用双光束分振幅干涉的原理对各物理量进行测量,是现阶段世所公认的精度最高的一种检测手段。迈克尔逊干涉实验以其精巧的设计,较高的精确度,丰富和精彩的物理思想而为人们所青睐,有人说:从未有这样一个实验能如此引起人们的兴趣。我们试图从另一个层面,来挖掘这个实验所蕴含的物理思想,以期给学生更多的启迪,达到实验教学的真正目的。

一、经典性

迈克尔逊干涉实验是一个经典的实验,其经典性表现在以下几个方面:

(一)历史地位的重要性

迈克尔逊曾用双光束分振幅的干涉原理,做了3个闻名于世的实验:迈克尔逊-莫雷实验、光谱精细结构和利用光谱波长标定米标准原器。

迈克尔逊-莫雷实验。1881年美国物理学家迈克尔逊(A Michlson,1852-1931)为测量光速,依据分振幅产生双光束实现干涉原理,精心设计了一种干涉测量装置——迈克尔逊干涉仪,这种干涉仪能以极高的精度来测量长度的微小变化,并可观察和分析各种干涉现象。迈克尔逊-莫雷(Morley,1838-1923)利用这种干涉仪完成了相对论研究中有重要意义的“以太”漂移实验,彻底否定了“以太”的存在,解决了当时关于“以太”的争论并确定光速为定值,为爱因斯坦提出相对论提供了实验依据。

光谱的精细结构。在最初的迈克尔逊干涉实验的研究中,是用纳光……

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