基于Python语言的迈克尔逊干涉实验仿真及其在移动终端的应用

屈瑞阳 吴茂成 杨俊义 方 亮

(1. 江苏省苏州第一中学校,江苏 苏州 215004; 2. 苏州大学物理与光电·能源学部，江苏 苏州 215006)

100年前爱因斯坦广义相对论预言了引力波,它可以形象地看成弯曲时空的 “涟漪”,由加速运动的质量产生．[1]当引力波传播时,时空将在垂直于引力波的传播方向产生挤压和拉伸,而要发现这种极其微小的变化是极其困难的．为了寻找引力波事件,研究者在美国路易斯安那州和华盛顿州分别建立了两个激光干涉引力波天文台(LIGO)．2016年2月,加州理工学院、麻省理工学院以及“LIGO”的研究人员宣布首次成功探测到两个黑洞合并产生的引力波．Rainer Weiss,Barry Barish和Kip Thorne也因“对激光干涉引力波天文台(LIGO)和引力波观测的决定性贡献” 而获得了2017年诺贝尔物理学奖．[2]这一科研成果的重大突破也将人们的目光聚焦在了迈克尔逊干涉仪上．

历史上迈克耳逊干涉仪因探寻以太而被设计发明,是光学干涉测量的常用装置之一,用于测量激光波长、微小位移、介质折射率等工作,在光学物理实验教学方面有着重要的地位和意义．[3]但由于迈克尔逊干涉现象理论的复杂性和抽象性,一直是教与学的难点,学生对这一现象的理解主要依赖于具体实验结果．该实验关键在于要准确地计算干涉环“冒出”或“陷入”的环数,以满足后续测量的要求．而干涉环的计数多采用人工法,即用人眼直接观察成像到屏幕上的干涉环变化．该方法不仅极易造成眼睛疲劳,同时也影响读数的……