18.04.劈尖牛顿环迈克尔逊干涉仪概述课件

1、第1页，共27页。一 劈尖 劈尖是指薄膜两表面近于平行，且成很小角度的劈形膜。两块平面玻璃板以很小夹角垫起，其间的空气膜就形成空气劈尖 。劈尖角由于很小，实际上入射光、反射光几乎都垂直于空气劈尖表面。 18.3.2 劈尖干涉 牛顿环 单色平行光垂直照射劈尖，入射光经劈尖上、下表面反射，两束反射光在上表面相遇而产生干涉。第2页，共27页。三 干涉结果劈尖上厚度相同的地方，对应同一级的干涉条纹. - 等厚干涉明纹暗纹二 光程差分析 第3页，共27页。四 干涉条纹间距:任意相邻明纹（或暗纹）对应的膜厚差:任意相邻明纹（或暗纹）之间的距离:明纹暗纹第4页，共27页。 五 干涉条纹的移动 每一条纹对应劈

2、尖内的一个厚度，当此厚度位置改变时，对应的条纹随之移动.第5页，共27页。1）干涉膨胀仪 劈尖干涉的应用 样品受热膨胀斜面上移，劈尖各处的干涉条纹发生明暗明（或暗明暗）的变化。 如果观察到某处干涉明纹（或暗纹）移过了N 条，即表明样品高度增长了l 。根据线膨胀系数的定义:第6页，共27页。由：有：金属丝直径为： 2）测细丝的直径第7页，共27页。用这种方法能查出不超过四分之一波长（ 约 0.1 微米）的凹凸缺陷。存在极小凸凹不平的工件的等厚干涉条纹 表面平整的工件的等厚干涉条纹3）检验工件表面的平整度第8页，共27页。la工件标准平面 例1：在工件上放一标准平面玻璃，使其间形成一空气劈尖，并观

3、察到弯曲的干涉条纹。试：根据条纹弯曲方向，判断工件表面上纹路是凹还是凸？ 并求：纹路深度H。解：由于同一条纹下的空气薄膜厚度相同，由图的纹路弯曲情况知，工件表面的纹路是凹下去的。 H 由比例关系： 纹路深度为：第9页，共27页。光程差 在一块平板玻璃上放一个曲率较小的平凸透镜，在平面与球面之间形成一个圆盆形的空气薄层。 牛顿环第10页，共27页。 牛顿环实验装置显微镜SL M半透半反镜T牛顿环干涉图样 干涉条纹（等厚点轨迹）是以平玻璃与平凸透镜的接触点为圆心的一组同心圆环。这就是牛顿环。第11页，共27页。R光程差暗纹rd暗环半径明环半径明纹第12页，共27页。 3）应用例子:可以用来测量光波

4、波长，用于检测透镜质量，曲率半径等. 1）从反射光中观测，中心点是暗点还是亮点？从透射光中观测，中心点是暗点还是亮点？2）将牛顿环置于 的液体中，条纹如何变？工 件标 准 件暗环半径明环半径讨论第13页，共27页。SL 例2 如图所示, 在平面玻璃片G上放一油滴，并展开成圆形油膜，在波长 的单色光垂直入射下，从反射光中可观察到油膜所形成的干涉条纹 . 已知玻璃的折射率, 油膜的折射率G 问：干涉条纹如何分布？当油膜中心最高点与玻璃片的上表面相距 时，可见明纹的条数及各明纹处膜厚 ? 若油膜展开条纹如何变化?第14页，共27页。解 1）条纹为同心圆油膜边缘明纹明纹第15页，共27页。 2） 当油

5、滴展开时， 由于 故可观察到四条明纹 .明纹 条纹数减少，条纹间距变大.第16页，共27页。18.4 迈克耳逊干涉仪第17页，共27页。单色光源反射镜 反射镜迈克尔逊干涉仪与 成 角补偿板 分光板 移动导轨第18页，共27页。反射镜 反射镜单色光源光程差 的像第19页，共27页。1、若 M1 、M2 平行，条纹特点：此时为等倾条纹。第20页，共27页。 干涉条纹的移动 当 与 之间距离变大时 ，圆形干涉条纹从中心一个个长出, 并向外扩张, 干涉条纹变密; 距离变小时，圆形干涉条纹一个个向中心缩进, 干涉条纹变稀。第21页，共27页。当 不垂直于 时，可形成劈尖型等厚干涉条纹。反射镜 反射镜单色

6、光源第22页，共27页。2、若 M1、M2 有小夹角当 M1和 M2不平行，且光平行入射，此时为等厚条纹。条纹特点：第23页，共27页。干涉条纹移动数目迈克尔逊干涉仪的主要特性 两相干光束在空间完全分开，并可用移动反射镜或在光路中加入介质片的方法改变两光束的光程差.光程差的变化移动反射镜第24页，共27页。插入介质片后光程差的变化量干涉条纹移动数目介质片厚度第25页，共27页。迈克尔逊莫雷实验，否定了以太参照系的存在，使经典物理学的绝对时空观受到了严重的挑战，为狭义相对论的建立提供了实验基础。迈克尔逊因发明这种干涉仪和在光谱学、计量学等方面的研究，而获得1907年度诺贝尔物理学奖。 1881年迈克尔逊用他的干涉仪做了著名的以太漂移实验。他认为若地球绕太阳公转相对于以太运动时，其平行于地球运动方向和垂直地球运动方向上，光通过相等距离所需时间不同，因此在仪器转动90时，前后两次所产生的干涉必有0.04条条纹移动。实验得出了否定结果。第26页，共27页。解：例题 ：设空气的