大学物理课件【阅读材料】---迈克尔逊简介-[福州大学.ppt

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1、今天是今天是28 28 二月二月 2023 2023大学物理【阅读材料大学物理【阅读材料】福州大学至诚学院福州大学至诚学院-迈克尔逊简介迈克尔逊简介大学物理教研室大学物理教研室 李培官李培官2【迈克尔逊简介】【迈克尔逊简介】阿尔伯特阿尔伯特-迈克迈克尔尔逊逊（Albert Abrahan Michelson，1852 1931）3迈克尔逊迈克尔逊（A.A.Michelson）美国著名实验物理学美国著名实验物理学家家，美籍德国人美籍德国人。因创造精密光因创造精密光学仪器，用以进行学仪器，用以进行光谱学和度量学的光谱学和度量学的研究，并精确测出研究，并精确测出光速，光速，获获19071907年诺年

2、诺贝尔物理学奖。贝尔物理学奖。阿尔伯特阿尔伯特-迈克迈克尔尔逊逊（Albert Abrahan Michelson，1852 1931）简介）简介4阿尔伯特阿尔伯特亚伯拉罕亚伯拉罕（Albert Abrahan Albert Abrahan MichelsonMichelson）,1852,1852 年年1212月月1919日出生于普鲁士斯日出生于普鲁士斯特雷诺（现属波兰）特雷诺（现属波兰）,1931,1931年年5 5月月9 9日在帕萨迪纳日在帕萨迪纳逝世。逝世。迈克尔逊主要从事光学和光谱学方面的研究，他迈克尔逊主要从事光学和光谱学方面的研究，他以毕生精力从事光速的精密测量，在他的有生之以毕

3、生精力从事光速的精密测量，在他的有生之年，一直是光速测定的国际中心人物。年，一直是光速测定的国际中心人物。他发明了他发明了一种用以测定微小长度、折射率和光波波长的干一种用以测定微小长度、折射率和光波波长的干涉仪（涉仪（迈克尔逊干涉仪），迈克尔逊干涉仪），在研究光谱线方面在研究光谱线方面起着重要的作用。起着重要的作用。因发明精密光学仪器和借助这些仪器在光谱学和因发明精密光学仪器和借助这些仪器在光谱学和度量学的研究工作中所做出的贡献，被授予了度量学的研究工作中所做出的贡献，被授予了19071907年度诺贝尔物理学奖。年度诺贝尔物理学奖。5一一.生平简介生平简介迈克尔逊迈克尔逊(Albert Abr

4、aban Michelson,1852-1931)，波兰裔美国藉物理波兰裔美国藉物理学家，学家，1852 年年12月月19日出日出生于普鲁士斯特雷诺（现生于普鲁士斯特雷诺（现属波兰）属波兰），后随父母移居，后随父母移居美国，美国，1873年毕业于美国年毕业于美国海军学院，曾任芝加哥大海军学院，曾任芝加哥大学教授，美国科学促进协学教授，美国科学促进协会主席会主席,美国科学院院长美国科学院院长；还被选为法国科学院院士还被选为法国科学院院士和伦敦皇家学会会员，和伦敦皇家学会会员，1931年年5月月9日在帕萨迪纳日在帕萨迪纳逝世逝世。618871887年他与美国物理学家年他与美国物理学家E.W.E.W

5、.莫雷合作，进莫雷合作，进行了著名的迈克尔逊行了著名的迈克尔逊-莫雷实验，这是一个莫雷实验，这是一个最重大的否定性实验，它动摇了经典物理学最重大的否定性实验，它动摇了经典物理学的基础。的基础。他研制出高分辨率的光谱学仪器，他研制出高分辨率的光谱学仪器，经改进的衍射光栅和测距仪。迈克尔逊首倡经改进的衍射光栅和测距仪。迈克尔逊首倡用光波波长作为长度基准，提出在天文学中用光波波长作为长度基准，提出在天文学中利用干涉效应的可能性，并且用自己设计的利用干涉效应的可能性，并且用自己设计的星体干涉仪测量了恒星参宿四的直径。星体干涉仪测量了恒星参宿四的直径。他创造的迈克尔逊干涉仪对光学和近代物理学他创造的迈克

6、尔逊干涉仪对光学和近代物理学是一巨大的贡献。它不但可用来测定微小长度、折射率和是一巨大的贡献。它不但可用来测定微小长度、折射率和光波波长等，也是现代光学仪器如付立叶光谱议等仪器的光波波长等，也是现代光学仪器如付立叶光谱议等仪器的重要组成部分重要组成部分。19261926年用多面旋镜法比较精密地测定了光年用多面旋镜法比较精密地测定了光的速度。的速度。由于创制了精密的光学仪器和利用这些仪器所完成的由于创制了精密的光学仪器和利用这些仪器所完成的光谱学和基本度量学研究，光谱学和基本度量学研究，迈克尔逊于迈克尔逊于19071907年获诺贝尔物年获诺贝尔物理学奖金。理学奖金。7迈克尔逊出生在波兰的小镇史迈

7、克尔逊出生在波兰的小镇史翠诺（翠诺（StrzelnoStrzelno），（当时是），（当时是普鲁士帝国的波兹南省的史翠普鲁士帝国的波兹南省的史翠诺），一个犹太商诺），一个犹太商 人的儿子人的儿子。在他还只有两岁时全家移民美在他还只有两岁时全家移民美国，跟随着作为商人的父亲，国，跟随着作为商人的父亲，他的成长大致上经历了加利福他的成长大致上经历了加利福尼亚的矿业小镇尼亚的矿业小镇MurphyMurphy、内华、内华达州的弗吉尼亚城。达州的弗吉尼亚城。迈克尔逊迈克尔逊主要从事光学和光谱学方面的主要从事光学和光谱学方面的研究，他以毕生精力从事光速研究，他以毕生精力从事光速的精密测量，的精密测量，在他

8、的有生之年，在他的有生之年，一直是光速测定的国际中心人一直是光速测定的国际中心人物。他发明了一种用以测定微物。他发明了一种用以测定微小长度、折射率和光波波长的小长度、折射率和光波波长的干涉仪（迈克尔逊干涉仪），干涉仪（迈克尔逊干涉仪），在研究光谱线方面起着重要的在研究光谱线方面起着重要的作用。作用。8二二.迈克尔逊年表迈克尔逊年表迈克尔逊于迈克尔逊于1852 1852 年年1212月月1919日出生于普鲁士斯特日出生于普鲁士斯特雷诺（现属波兰）。雷诺（现属波兰）。1869 1869年被选拔到美国安纳年被选拔到美国安纳波利斯海军学院学习。毕业后曾任该校物理和波利斯海军学院学习。毕业后曾任该校物理

9、和化学讲师。化学讲师。1880188018821882年被批准到欧洲攻读研年被批准到欧洲攻读研究生，先后到柏林大学、海德堡大学、法兰西究生，先后到柏林大学、海德堡大学、法兰西学院学习。学院学习。18831883年任俄亥俄州克利夫兰市开斯年任俄亥俄州克利夫兰市开斯应用科学学院物理学教授。应用科学学院物理学教授。18871887年，他和爱德年，他和爱德华华莫雷共同进行了著名的迈克耳逊莫雷实莫雷共同进行了著名的迈克耳逊莫雷实验，这个试验排除了以太的存在。验，这个试验排除了以太的存在。后来，他又后来，他又转向利用天文光学干涉测量法测量恒星的直径转向利用天文光学干涉测量法测量恒星的直径和双星分光片的测量

10、。和双星分光片的测量。18891889年成为麻省伍斯特年成为麻省伍斯特的克拉克大学的物理学教授，的克拉克大学的物理学教授，在这里着手进行在这里着手进行计量学的一项宏伟计划。计量学的一项宏伟计划。918921892年改任芝加哥大学物理学年改任芝加哥大学物理学教授，教授，后任该校第一任物理系后任该校第一任物理系主任，在这里他培养了对天文主任，在这里他培养了对天文光谱学的兴趣。光谱学的兴趣。1907 1907年，迈年，迈克耳孙因为克耳孙因为“发明光学干涉仪发明光学干涉仪并使用其进行光谱学和基本度量学研究并使用其进行光谱学和基本度量学研究”（for his for his optical precis

11、ion instruments and the optical precision instruments and the spectroscopic and metrological investigations spectroscopic and metrological investigations carried out with their aidcarried out with their aid）而成为美国第一个诺贝尔而成为美国第一个诺贝尔物理学奖获得者。同年，他获得了科普利奖章（物理学奖获得者。同年，他获得了科普利奖章（Copley Copley MedalMedal）。）。1

12、910 191019111911年担任美国科学促进会主席。年担任美国科学促进会主席。1923192319271927年担任美国科学院院长。年担任美国科学院院长。19311931年年5 5月月9 9日因脑日因脑溢血于加利福尼亚州的帕萨迪纳逝世，终年溢血于加利福尼亚州的帕萨迪纳逝世，终年7979岁。岁。10三三.迈克尔逊主要成就迈克尔逊主要成就1.迈克尔逊的第一个重要贡献是发明了迈克迈克尔逊的第一个重要贡献是发明了迈克尔逊干涉仪，并用它完成了著名的迈克尔逊尔逊干涉仪，并用它完成了著名的迈克尔逊-莫莫雷实验。雷实验。按照经典物理学理论，光乃至一切电磁按照经典物理学理论，光乃至一切电磁波必须借助静止的

13、以太来传播。地球的公转产生波必须借助静止的以太来传播。地球的公转产生相对于以太的运动，因而在地球上两个垂直的方相对于以太的运动，因而在地球上两个垂直的方向上，光通过同一距离的时间应当不同，这一差向上，光通过同一距离的时间应当不同，这一差异在迈克尔逊干涉仪上应产生异在迈克尔逊干涉仪上应产生0.040.04个干涉条纹移个干涉条纹移动。动。18811881年，迈克耳孙在实验中未观察到这种条年，迈克耳孙在实验中未观察到这种条纹移动。纹移动。18871887年，迈克尔逊和著名化学家莫雷合年，迈克尔逊和著名化学家莫雷合作，改进了实验装置，使精度达到作，改进了实验装置，使精度达到2.510-102.510-

14、10，但仍未发现条纹有任何移动。但仍未发现条纹有任何移动。这次实验的结果暴这次实验的结果暴露了以太理论的缺陷，动摇了经典物理学的基础，露了以太理论的缺陷，动摇了经典物理学的基础，为狭义相对论的建立铺平了道路。为狭义相对论的建立铺平了道路。112.2.测定光速：测定光速：18791879年开始光速的测定工作。年开始光速的测定工作。他是他是继菲佐、傅科、科纽之后，第四个在地面测定光继菲佐、傅科、科纽之后，第四个在地面测定光速的。他得到了岳父的赠款和政府的资助，使他速的。他得到了岳父的赠款和政府的资助，使他能够有条件改进实验装置。他用正八角钢质棱镜能够有条件改进实验装置。他用正八角钢质棱镜代替傅科实

15、验中的旋转镜，由此使光路延长代替傅科实验中的旋转镜，由此使光路延长600600米。米。返回光的位移达返回光的位移达133133毫米，提高了精度，改进了傅毫米，提高了精度，改进了傅科的方法。他多次并持续进行光速的测定工作，科的方法。他多次并持续进行光速的测定工作，其中最精确的测定值是在其中最精确的测定值是在1924192419261926年，年，在南加在南加利福尼亚山间利福尼亚山间2222英里长的光路上进行的，其值为英里长的光路上进行的，其值为（2997962997964 4）kmkms s。迈克尔逊从不满足已达到迈克尔逊从不满足已达到的精度，总是不断改进，反复实验，孜孜不倦，的精度，总是不断改

16、进，反复实验，孜孜不倦，精益求精，整整花了半个世纪的时间，最后在一精益求精，整整花了半个世纪的时间，最后在一次精心设计的光速测定过程中，不幸因中风而去次精心设计的光速测定过程中，不幸因中风而去世，后来由他的同事发表了这次测量结果。世，后来由他的同事发表了这次测量结果。他确他确实是用毕生的精力献身于光速的测定工作。实是用毕生的精力献身于光速的测定工作。123.3.迈克尔逊是第一个倡迈克尔逊是第一个倡导用光波的波长作为长导用光波的波长作为长度基准的科学家。度基准的科学家。18921892年迈克尔逊利用特年迈克尔逊利用特制的干涉仪，以法国的制的干涉仪，以法国的米原器为标准，在温度米原器为标准，在温度

17、1515摄氏度、压力摄氏度、压力760760毫毫米汞柱的条件下，测定米汞柱的条件下，测定了镉红线波长是了镉红线波长是6438.46966438.4696埃，于是，埃，于是，1 1米等于米等于15531641553164倍镉红倍镉红线波长。线波长。这是人类首次这是人类首次获得了一种永远不变且获得了一种永远不变且毁坏不了的长度基准。毁坏不了的长度基准。迈克尔逊在工作迈克尔逊在工作134.4.测定恒星的直径。测定恒星的直径。19201920年迈克尔逊和天年迈克尔逊和天文学家文学家F.G.F.G.皮斯合作，把一台皮斯合作，把一台2020英尺的干英尺的干涉仪放在涉仪放在100100英寸反射望远镜后面，构

18、成了英寸反射望远镜后面，构成了恒星干涉仪，用它测量了恒星参宿四（即恒星干涉仪，用它测量了恒星参宿四（即猎户座一等变光星）的直径，它的直径相猎户座一等变光星）的直径，它的直径相当大，线直径为当大，线直径为2.502.50108108英里，约为太阳英里，约为太阳直径的直径的300300倍。倍。此方法后被用来测定其他恒此方法后被用来测定其他恒星的直径。星的直径。5.5.在光谱学方面在光谱学方面，迈克尔逊发现了氢光谱迈克尔逊发现了氢光谱的精细结构以及水银和铊光谱的超精细结的精细结构以及水银和铊光谱的超精细结构，构，这一发现在现代原子理论中起了重大这一发现在现代原子理论中起了重大作用。作用。146.6.

19、迈克尔逊还运用自己发明的迈克尔逊还运用自己发明的“可见度曲可见度曲线法线法”对谱线形状与压力的关系、谱线展对谱线形状与压力的关系、谱线展宽与分子自身运动的关系作了详细研究，宽与分子自身运动的关系作了详细研究，其成果对现代分子物理学、其成果对现代分子物理学、原子光谱和激光光谱学等原子光谱和激光光谱学等新兴学科都发生了重大影响新兴学科都发生了重大影响。7.7.18981898年，他发明了一种年，他发明了一种阶阶梯光栅来研究塞曼效应梯光栅来研究塞曼效应，其其分辨本领远远高于普通的分辨本领远远高于普通的衍射光栅。衍射光栅。15迈克尔逊是一位出色迈克尔逊是一位出色的实验物理学家，的实验物理学家，他他所完

20、成的实验都以设所完成的实验都以设计精巧、精确度高而计精巧、精确度高而闻名，闻名，爱因斯坦曾赞爱因斯坦曾赞誉他为誉他为“科学中的艺科学中的艺术家术家”。迈克尔逊的迈克尔逊的最最重要贡重要贡献是献是发明了迈克尔逊发明了迈克尔逊干涉仪干涉仪。四四.迈克尔逊干涉仪迈克尔逊干涉仪16迈克尔逊干涉仪是迈克尔逊干涉仪是18831883年美国物理学家迈克尔年美国物理学家迈克尔逊和莫雷合作，逊和莫雷合作，为研究为研究“以太以太”漂移而设计制漂移而设计制造出来的精密光学仪器。造出来的精密光学仪器。它是利用分振幅法产生它是利用分振幅法产生双光束以实现干涉双光束以实现干涉。通。通过调整该干涉仪，可以过调整该干涉仪，可以产生等厚干涉条纹，也产生等厚干涉条纹，也可以产生等倾干涉条纹。可以产生等倾干涉条纹。主要用于长度和折射率主要用于长度和折射率的测量的测量。17【迈克尔逊干涉仪演示动画【迈克尔逊干涉仪演示动画】18【迈克尔逊干涉仪】【迈克尔逊干涉仪】19欢迎指导欢迎指导欢迎指导欢迎指导谢谢谢谢谢谢谢谢