迈克尔逊干涉仪3.ppt

迈克耳逊干涉仪目录 1实验背景 2实验目的 3实验原理 4仪器介绍 5实验内容与步骤 6数据处理 7思考题?,经过不同路径再相遇时,如果光程差小于该束光的相干长度,将会出现干涉现象。迈克尔逊干涉仪是一种利用分割光波振幅的方法实现干涉的精密光学仪器。?自 1881 年问世以来,迈克尔逊用它完成了三个著名实验:否定“以太”的迈克尔逊—莫雷实验;测量光谱精细结构的实验和利用光波波长标定长度单位的实验。?迈克尔逊干涉仪结构简单、光路直观、精度高,。?学会调节和使用迈克尔逊干涉仪; ?观察迈克尔逊干涉仪的干涉现象,理解等倾干涉条纹和等厚干涉条纹的产生与特点; ?使用迈克尔逊干涉仪测定钠双线平均波长。?相干的条件: 1 、光的频率相同。 2 、光的传播方向相同。 3 、在传播方向上有恒定的位相差。?迈克尔逊干涉仪光路?空气薄膜的等倾干涉? P 1和P 2是两块完全相同的玻璃板,在 P 1的后表面上镀有半透明的银膜,能使入射光分为振幅相等的反射光和透射光,称为分光板。 P 1和P 2与M 1和M 2成 45 °角。由光源发出的光束,通过分光板P 1分成反射光束 1和透射光束 2, 分别射向 M 2和M 1,并被反射回到 P 1。由于两束光是相干光,从而产生干涉。干涉仪中 P 2称为补偿板,是为了使光束 2同光束 1一样三次通过玻璃板,保证两光束间的光程差不致过大。由于 P 1银膜的反射,使在 M 2附近形成 M 1的一个虚象 M 1’。则光束 1 和光束 2的干涉等效于由 M 2和M 1’之间空气薄膜而产生。 2M 2P 1P S 1M ' 1M 12空气薄膜的等倾干涉 S 2P 1P d 1M ' 1M 2M P 1银膜的反射,使在 M 2附近形成 M 1的一个虚象 M 1’,光束 1和光束 2 的干涉等效于 M 2和M 1’反射光的干涉。 M 2与M 1’平行时, M 2与M 1’之间的空气薄膜的厚度 d为常数。当光线垂直入射时, M 2与M 1’反射光束的光程差为 2d ,等效于 S 2与 S 1’两个相距 2d 两相干光源发出的光。 2d' 1S 2S 相干光束空气薄膜的等倾干涉光线以任意角度入射时,光程差Δ,与空气薄膜 d、光线入射角θ有关,空气折射率 n=1 。 d不变时, θ相同的地方形成一条圆环,这些干涉条纹为等倾干涉条纹。透镜???????(暗环) 明环 2 )12( )( cos 2???K Knd1 cos ,0????即垂直入射, 当?F ' 1S 2S2d ? cos 2nd ??,222 )(,2,2 21 2211?????Nkkkdkdkd?????????空气薄膜 d的厚度变化,与条纹的改变数成正比,即 d改变λ/2,即可冒出或消失一圈明环或一圈暗环。空气薄膜的等倾干涉则待测光的波长为: N dk d????? 22?N,为条纹变化数; Δd,为 M 2和M 1’间空气薄膜的厚度改变量。若两个平面镜没有严格垂直, M 1和M 2不平行,此时的干涉为等厚干涉。空气薄膜的等厚干涉 aa 楔角减小楔角增大 aa 间距 d增大,楔角不变间距 d减小,楔角不变