迈克尔逊干涉仪2.ppt

迈克尔逊干涉仪迈克尔逊( 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。实验目的 ,掌握其调节和使用方法; ,加强对干涉原理的理解; 。实验仪器迈克尔逊干涉仪 He-Ne 激光器毛玻璃屏扩束镜 G G M M 1 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? 2. 迈克尔逊干涉仪的工作原理 M 1、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。 2 cos d i k ?? 2 cos d i ??i={ , E处的干涉图样和 21MM ?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。?? cos 2d?Kλ明纹( 2K+1 )λ/2 暗纹实验原理条纹特点 ,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=2 Δ d/N 增大时条纹变细变密, d减小时条纹变粗变疏。实验原理实验内容和步骤?,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。当屏上环心为一暗斑时,记录此时 M2镜的位置 d 0;同方向旋转微调手轮,当屏上每“冒出”或“缩入” 50 个条纹时,记录 M2镜的位置 di;重复测量 8次。注意:每次记录数据时,应使中心暗斑与起始状态一致;旋转微调手轮时,要避免螺距间隙引入的空程差。