典型的双光束干涉系统及其应用ppt课件

1、二、迈克尔逊干涉仪二、迈克尔逊干涉仪迈克尔逊迈克尔逊18521931，美国物理，美国物理学家学家 ，主要奉献在于光谱学和度量，主要奉献在于光谱学和度量学，获学，获1907年诺贝尔物理学奖。年诺贝尔物理学奖。11.5 典型的双光束干涉系统及其运用典型的双光束干涉系统及其运用迈克尔逊干涉仪是迈克尔逊和莫雷设计出来的一种迈克尔逊干涉仪是迈克尔逊和莫雷设计出来的一种利用分割光波振幅的方法实现干涉的精细光学仪器。利用分割光波振幅的方法实现干涉的精细光学仪器。 迈克尔逊干涉仪是迈克尔逊干涉仪是1881年迈克尔逊设计制造的，它出年迈克尔逊设计制造的，它出名于世是由于迈克尔逊曾用它作过三个重要的实验：名于世是

2、由于迈克尔逊曾用它作过三个重要的实验：迈克尔逊莫雷以太漂移实验；第一次系统地研讨了光谱线的精细构造；初次将光谱线的波长与规范米进展了比较，建立了以光波长为基准的规范长度。迈克尔逊干涉仪的构造迈克尔逊干涉仪的构造M2关于关于D的像的像M2与与M1平行与否，所成平行与否，所成的虚空气平板就会有的虚空气平板就会有虚平行平板和虚楔形虚平行平板和虚楔形平板之分。平板之分。光线光线I和和II是从经过一是从经过一条光线经过条光线经过D分光获分光获得。得。整个仪器的原理就是整个仪器的原理就是双光束干涉双光束干涉C1M2M2MDATPSEJK假设调理假设调理M2，使得，使得 M2 与与 M1 平行，所察看到的平

3、行，所察看到的干涉图样就是一组等倾干涉圆环。可以利用干涉环的干涉图样就是一组等倾干涉圆环。可以利用干涉环的角半径和角间距实际来分析角半径和角间距实际来分析迈克尔逊干涉仪的等倾干涉迈克尔逊干涉仪的等倾干涉111 ()NnNqnh 36条纹角半径条纹角半径角半径表征了条纹的半径角半径表征了条纹的半径大小大小平板厚度越大，条纹角半平板厚度越大，条纹角半径就越小，条纹半径越小径就越小，条纹半径越小121 ()2 nnh37条纹角间距条纹角间距角间距表征了相邻两条纹角间距表征了相邻两条纹之间的间隔之间的间隔接近中心的条纹较疏，离接近中心的条纹较疏，离中心越远的条纹约密中心越远的条纹约密当当 M1 向向

4、M2 挪动时挪动时(虚平板厚度减小虚平板厚度减小)，圆环条纹向中，圆环条纹向中心收缩，并在中心一一消逝。条纹会变粗心收缩，并在中心一一消逝。条纹会变粗(由于由于 h 变小，变小，角间距角间距1变大变大)，同一视场中的条纹数变少。，同一视场中的条纹数变少。有干涉实际可知，当中心消逝一个两条纹的时候，有干涉实际可知，当中心消逝一个两条纹的时候，M1就会挪动一个就会挪动一个/2的间隔。于是，根据视场中心条纹的间隔。于是，根据视场中心条纹消逝或者冒出的数目，我们可以确定消逝或者冒出的数目，我们可以确定M1挪动的间隔。挪动的间隔。1M2M 1M2M 2hN当当 M1与与 M2完全重合时，由于对于各个方向

5、入射完全重合时，由于对于各个方向入射光的光程差均相等，所以视场是均匀的。光的光程差均相等，所以视场是均匀的。与与重重 合合1M2M 假设继续挪动假设继续挪动 M1，使，使 M1 逐渐分开逐渐分开M2 ，那么条，那么条纹不断从中心冒出，并且随虚平板厚度的增大，条纹不断从中心冒出，并且随虚平板厚度的增大，条纹越来越细且变密。纹越来越细且变密。1M2M 假设调理假设调理 M2，使，使 M2 与与 M1 相互相互倾斜一个很小的角倾斜一个很小的角度，且当度，且当M2与与M1比较接近，察比较接近，察看面积很小时，所看面积很小时，所察看到的干涉图样察看到的干涉图样近似是定域在楔外近似是定域在楔外表上或楔外表

6、附近表上或楔外表附近的一组平行于楔边的一组平行于楔边的等厚条纹。的等厚条纹。迈克尔逊干涉仪的等厚干涉迈克尔逊干涉仪的等厚干涉C1M2M2MDATPSEJK可以利用等厚干涉实际来分析可以利用等厚干涉实际来分析迈克尔逊干涉仪的迈克尔逊干涉仪的主要优点是两束光主要优点是两束光完全分开，并可由完全分开，并可由一个镜子的平移来一个镜子的平移来改动它们的光程差，改动它们的光程差，因此可以很方便地因此可以很方便地在光路中安顿丈量在光路中安顿丈量样品。这些优点使样品。这些优点使其有许多重要的运其有许多重要的运用，并且是许多干用，并且是许多干涉仪的根底。涉仪的根底。C1M2M2MDATPSEJKS1M2MAB在迈克耳孙干涉仪的两臂中分别引入在迈克耳孙干涉仪的两臂中分别引入 10 厘米长厘米长的玻璃管的玻璃管 A、B ，其中一个抽成真空，另一个在，其中一个抽成真空，另一个在充以一个大气压空气的过程中察看到充以一个大气压空气的过程中察看到107.2 条条条条纹挪动，所用波长为纹挪动，所用波长为546nm。求空气的折射率？求空气的折射率？激光比长仪激光比长仪运用迈克尔逊干涉仪和稳频运用迈克尔逊干涉仪和稳频He-Ne激光器可以进展长激光器可以进展长度的精细计量。在图所的安装中，光电计数器用来记度的精细计量。在图所的安装中，光电计数器用来记录干涉条纹的数目录干涉条纹的数目, 光电显微镜给出起始和终止