迈克尔逊干涉仪.ppt

迈克尔逊干涉仪
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迈克尔逊(1852~1931),美国物理学家,主要贡献在于光谱学和度量学,获1907年诺贝尔物理学奖。
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密光学仪器。其调整和使用具有典型性。
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实验目的
,掌握其调节和使用方法;
,加强对干涉原理的理解;
。
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实验仪器
迈克尔逊干涉仪
He-Ne激光器
毛玻璃屏
扩束镜
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分光板后表面镀有半反半透膜,可将光束一分为二;
补偿板与分光板同质等厚且平行,起补偿光程作用。
实验原理
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2. 迈克尔逊干涉仪的工作原理

M1、M2为两垂直放置的平面反射镜,分别固定在两个垂直的臂上。G1、G2平行放置,与M2固定在同一臂上,且与M1和M2的夹角均为45度。M1由精密丝杆控制,可以沿臂轴前后移动。G1的第二面上涂有半透明、半反射膜,能够将入射光分成振幅几乎相等的反射光、透射光,所以G1称为分光板(又称为分光镜)。光经M1反射后由原路返回再次穿过分光板G1后成为光,到达观察点E处;光到达M2后被M2反射后按原路返回,在G1的第二面上形成光,也被返回到观察点处。由于光在到达E 处之前穿过G1三次,而光在到达E处之前穿过G1一次,为了补偿、两光的光程差,便在M2所在的臂上再放一个与G1的厚度、折射率严格相同的G2平面玻璃板,满足了两光在到达E 处时无光程差,所以称G2为补偿板。由于光均来自同一光源S ,在到达G1后被分成两光,所以两光是相干光。
实验原理
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实验原理
3. 扩展光源产生的定域干涉条纹
当M1、M2‘平行时将产生等倾干涉。
光束(1)和光束(2)的光程差为
为光线的入射角,d为空气层的厚度。
当
时可以看到亮条纹。空气薄层厚度d一定时,入射角越小,及越靠近中心,圆环条纹的级数k越高。并且移动M1(即d 发生变化)时,中心处条纹级数随之变化,可观察到条纹由中心“冒出”或“缩入”,而每当中心处“冒出”或“缩入”一个条纹,d就增加或减少λ/2,即M1就移动了λ/2。
Δd=Nλ,由此可根据M1移动的距离Δd及条纹级数改变的次数N,来测出入射光的波长。
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={

从光学角度看,E处的干涉图样和
间空气薄膜所产生的干涉图样是同样的。
如图,点光源经M1、M2反射后,相当于
两个虚光源,它们发出的球面波在相遇空
间处处相干,等光程面是一组旋转双曲面,
干涉条纹就是旋转双曲面与观察屏相交而
得的曲线,因在光场中任何位置都可看到
条纹,故叫做非定域干涉。
Kλ明纹
(2K+1)λ/2 暗纹
实验原理
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条纹特点
,级次越大, θ=0时级次最高。
,d减小时条纹淹没。
针对θ=0的中央条纹,设涌出或淹没的条纹数N,
则λ=2Δd/N
,d减小时条纹变粗变疏。
实验原理
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实验内容和步骤
,有时要移动整个干涉仪改变对激光的倾角,使重合的最亮光斑能从激光发射孔反射回去,这时,激光垂直于镜M1。
:将扩束镜G置于激光器与迈克尔逊干涉仪之间,在屏上可以看到弧形或半圆形干涉条纹(如没有应重新粗调),调整水平方向拉簧螺钉和竖直方向拉簧螺钉,使屏P上出现同心圆形干涉条纹,此时M1和M2严格垂直(M1′和M2平行)。通过转动粗调手轮和微调鼓轮,使P上的条纹适于观测,了解条纹变化规律。
旋转手轮,屏上条纹有“冒出”或“缩入”现象。当屏上环心