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マイケルソン干渉計

マイケルソン干渉計の動作を学ぶ


ひんめい:画像

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公費でのご注文について

セット番号
UE4030410

マイケルソン干渉計では光路にハーフミラーを置くことで,光をそれぞれ別の方向へ進む2本の光に分割します。分かれた光は光路の端で鏡で反射され,もとの光路を戻り再び合されます。この時に2つの光路にわずかでも差があると,スクリーンの干渉縞が変化するため分かります。

実験に必要な機器
品番 品名 価格(税込) 数量
U10350 干渉計 663,120円 1
U10351 干渉計用アクセサリー 109,080円 1
U205001 手動式真空ポンプ 35,532円 1
U10146 シリコンチューブ・内径6mm 2,268円 1
U21840 He-Neレーザー 205,200円 1

上記一式を買物かごに入れる

※各製品ページから,それぞれ単品でもご購入いただけます。

実験解説書 ダウンロード(PDF)

基本原理

マイケルソン干渉計は,かつて光の媒質として考えられていたエーテルに対する地球の運動を検出するために,マイケルソンによって発明 されました。この干渉計は光路の微小な差異を感度よく検出します。放出された光がハーフミラーで2つに分割され別の光路を通り,再度ハーフミラーで結合されます。この為,スクリーンに干渉縞が観測できます。干渉縞は光路の差異に敏感で,干渉計を構成している部品の熱膨張さえも検出します。光路が長くなったり短くなったりすると干渉縞の数が増えたり減ったりします。光路長の変化△sと光の波長λ との関係は次のようになります。

(1)

ここでz は増減した干渉縞の数を表す正負の整数です。稼働する方の鏡を注意深く動かすことで,光の波長を測定できます。この時 空気の屈折率をn=1としても十分です。それゆえ

(2)

空気圧を変えた厚さd のキュベットを片側の光路にのみ挿入した場合は,上記の関係式は変わってきます。圧力p だけ加圧した空気が 入っているキュベットを光路に挿入した場合,光路長の変化は次のようになります。

(3)

ここでは圧力p の空気の屈折率n が次のように書けることを利用しています。

(4)

関係式を解くことで,鏡の変位と波長との関係が出ます。

空気の屈折率は,Aを次の計算で出すことで求まります。

付記
干渉計用アクセサリーにはガラス板が含まれています。これを光路に挿入し,光路に対する角度を変えていきます。この時に干渉縞の数が変化していきますので,変化した数とガラス板の角度からガラスの屈折率を求めることができます。

参考資料

光路にガラス板を挿入

光路にガラス板を挿入

光路にキュベットを挿入

光路にキュベットを挿入

図1:可動鏡があるときのマイケルソン干渉計の光路

図1:可動鏡があるときのマイケルソン干渉計の光路

図2:キュベット中の空気圧に対する干渉縞の数

図2:キュベット中の空気圧に対する干渉縞の数

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