dch1.8迈克耳逊2010.9.ppt

第一章光的干涉 InterferenceofOptics 1 8迈克耳孙干涉仪 Michelsoninterferometer 迈克耳逊干涉仪 Michelsoninterferometer 是1883年美国物理学家迈克耳逊 A A Michelson 1852 1931 与美国化学家莫雷 E W Morley 1838 1923 合作 为研究 以太 漂移而根据光的干涉原理设计的光学仪器 它是一种分振幅双光束干涉仪 是利用相干条纹来精确测定长度变化的精密光学仪器 迈克耳孙在工作 迈克耳孙 A A Michelson 1852 1931 美籍德国人 因创造精密光学仪器 用以进行光谱学和度量学的研究 并精确测出光速 获1907年诺贝尔物理奖 一迈克耳孙干涉仪光路及结构 单色光源 反射镜 反射镜 问题 图中G2 补偿板 起什么作用 补偿板在单色光照明时并非必要 光束2经过玻璃板所增加的光程 光束1可以用空气中的行程来补偿 当光源发出的光具有较大的频谱宽度时 因为玻璃有色散 不同波长的光有不同的折射率 因而对不同的波长 通过玻璃板时所增加的光程不同 这是无法用空气中的行程来补偿的 这时必须加入补偿板才能同时补偿各种波长的光程差 原理 分振幅干涉 装置 G1 分光板 M1 M2 平面镜 L2 测微目镜 第一章光的干涉 InterferenceofOptics 1 8迈克耳孙干涉仪 Michelsoninterferometer 原理 分振幅干涉 装置 G1 分光板 光束a入射到分光板的半透明表面 分成强度几 乎相等的反射光束a1和透射光束a2 这就是分振幅 的涵义 第一章光的干涉 InterferenceofOptics 1 8迈克耳孙干涉仪 Michelsoninterferometer 原理 分振幅干涉 装置 M1 M2 平面镜 为了实现a1 a2光束的干涉 装置相互正交的平 面镜M1 M2 光束a1 a2分别经M1 M2反射回来 后穿过G1而会聚于测微目镜L2的焦点F 两光束出 现了分振动幅的干涉 L2 测微目镜 第一章光的干涉 InterferenceofOptics 1 8迈克耳孙干涉仪 Michelsoninterferometer 干涉图样 用单色发光面时 在L2的焦平面F 上出现同 心圆形的薄膜干涉条纹 干涉条件为 注意 由于n1 n2 1 无折射 故i1 i2 没有 额外光程差 若M1与M2正交 得到等倾干涉图样 j 0 1 2 若M1与M2不严格垂直 得直线形的等厚干涉 图样 第一章光的干涉 InterferenceofOptics 1 8迈克耳孙干涉仪 Michelsoninterferometer 反射镜 反射镜 单色光源 光程差 反射镜 反射镜 单色光源 二迈克耳孙干涉仪的主要特性 1 两相干光束完全分开 2 两光束的光程差可调 移动反射镜 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 插入介质片光程差 光程差变化 光程差 介质片厚度 例将折射率为1 4的薄膜放入迈克耳孙干涉仪的一臂时 由此产生7条条纹的移动 如果实验用光源的波长为589 6nm 则膜厚 解 插入后光路L2的光程变为L2 2e 2ne L2 2 n 1 e光程改变2 n 1 e 例迈克耳孙干涉仪的反射镜M1移动0 25mm时 看到条纹移动的数目为1000个 设光为垂直入射 求所用光源的波长 解 例在迈克耳孙干涉仪的两臂中 分别插入长的玻璃管 其中一个抽成真空 另一个则储有压强为的空气 用以测量空气的折射