迈克尔逊干涉仪PPT课件

1、迈克尔逊干涉仪的调节和使用，实验目的了解实验仪器实验原理实验程序数据记录和处理注意事项，山东交通学院大学物理实验中心，2、实验目的迈克尔逊干涉仪的干涉原理和迈克尔逊干涉仪的结构。 掌握迈克尔逊干涉仪的调整和使用方法。 观察非局部干涉条纹、局部干涉条纹，测量单色光(氦氖激光)的波长。 测定钠光的双线波长差。、3、实验仪器、迈克尔逊干涉仪、氦氖激光、钠光、白炽灯、玻璃板、扩散镜等。、4、实验原理、来自光源s的光在通过分支板(半透明反射镜) G1之后，被分支为强度相同的两个光源1和2，光源1在通过补偿板G2之后被固定反射镜M1反射，再次通过补偿板G2和半透明反射镜G1朝向观测画面p的同时，光束2在平面反射镜M2反射，通过补偿板G1 迈克尔逊干扰仪可以观察非局部干扰和局部干扰，局部干扰还可以分为等倾斜干扰和等厚干扰。 另外，麦克尔逊干涉仪的光路图5、氦氖激光用光束反射镜聚光而形成的来自点光源s的光被平面镜M1和M2反射之后，相当于来自两个虚拟光源s 1和s 2的相干光。 S1和S2之间的距离是m-1和m-2之间的距离d的两倍。 虚拟光源s 1和s 2产生的球面波只要在所遇到的空间相干、观察屏幕处于2点光源产生的光波的重叠区域，就能看到干涉现象，将该干涉称为非局部干涉。 从虚拟光源s 1、s 2到屏幕的任意点a的光路差、1点光源产生的非局部干涉图案、6、(1)时的光路差最大，在屏幕的中心对应的干涉条纹的级别最高。 d变大，等级k一定，变大，条纹从中心用向外扩展d变小，k一定，变小，条纹向中心收缩，最后“淹没”。 每个“涌出”或“淹没”都有明亮的圆环，s 1s 2的光路差会改变波长。 在m-1移动距离d时，如果“涌出”或“淹没”的条纹数为n，(1)通过这样用麦克风干涉仪读取条纹变化n，能够求出光波长。 (2)d大时，干涉条纹水平高，而且细密集的d小时，干涉条纹水平低，粗疏。 (3)以为基准值测量“涌出”或“淹没”的n个圆环的(m-1移动的距离)时，与用(1)式计算出的理论值相比，可以修正机器传递系统的误差。 (4)以传动系统为基准，可以测量n和单色光源的波长。 倾斜干扰，诸如、7和2等倾斜干扰膜是部分振幅干扰。 薄膜的上下面平行。 由于入射角在相同点的光路差相同，图a-1和a-2的光路差称为等倾斜干涉。 干涉图案是同心圆。 在条纹方程的干涉图像中，随着d变大或变小，条纹从中心“突出”或“缩回”到中心。 M1移动d时，如果将k的变化量设为n，则计算与n个条纹对应的d，求出波长。 对于、等倾斜干涉光路图、8、3等厚干涉，若上下底面不平行，则光线在上下表面反射而得到的一对相干光a1、a2变得不平行。 当处理膜的厚度为d并且入射角和角为小时，两个相干光之间的光程差称为等厚干涉，因为干涉条纹沿着等厚线分布。 小时，=2d，干涉图案远离等距离分布的明暗间的直线条纹即中央条纹，影响大，条纹向中央条纹弯曲，越远离交线条纹就越弯曲。等厚干涉原理、9，4钠黄光双线波长差的测定，钠光源的2条在接近强光谱的波长1和2，m-1上移动，在满足光程差时，由2条光形成的明亮条纹用1条光形成暗条纹。 此时，条纹的对比度最小。 当m-1镜继续移动时，两个条纹继续脱离，其中条纹对比度逐渐增加，并且条纹逐渐变得清晰。 那时，条纹的对比度再次减少了。根据上述二式，调节钠双线波长差(2)、10、实验过程、1麦克风干涉仪和观察激光器非局部干涉条纹(1)调节干涉式轨道的大致水平、粗调手柄，将可动反射镜移动到轨道的约30mm的刻度，并将m-1、m-2反射镜与分束器上的反射镜一起反射调节倾斜调节螺钉，使拉伸弹簧的力适度，使氦氖激光大致垂直于M2。 (2)将m 1和M2调整为相互垂直。 (3)在氦氖激光的实际光路上放入光束扩展器，向光束扩展器照射扩散光，屏幕上出现干涉条纹，微调M2反射镜的水平微调螺钉和垂直微调螺钉，说明眼睛摇晃观察时条纹不移动，M1和M2完全垂直。 观察屏幕上出现环状非局部干涉条纹。 如果未出现干涉条纹，请拆下光束扩展器，从头开始调整。 (4)观察条纹的变化，熟悉仪器的使用。 转动干涉仪的微调手柄，观察条纹的“涌出”和“淹没”，判别M1和m2之间距离d的变化，观察条纹的粗细、疏密，判断d的变化，与图进行比较，操作熟练后调整条纹，准备测量。11、2测量激光波长(1)读取系统的调整。 测量过程中，只需向同一方向旋转即可移动M1反射镜，在开始测量之前，需要旋转直到干涉条纹稳定移动为止。 (2)用非局部干涉条纹测量激光波长。 慢慢旋转微调手柄，使调整后的非局部干涉条纹“涌出”(或“淹没”)。 条纹中心最亮时和干涉条纹“涌出”(淹没)时的条纹数N=100时，将M1反射镜位置记录为d0、d100，将数据写入表中，反复测量6次。 (3)根据(1)式计算波长。 计算不确定度，与基准值进行比较，求出相对误差。12、3等倾斜条纹和等厚条纹的调节和观察(选择)非局部干涉条纹的激光波长测量结束后，调节毛玻璃屏上的同心圆圈最大，中心位于亮斑的中心。 在光束扩展器和分光板之间放置玻璃，使激光束成为通过从透镜发出的球面波扩散扩散的面光源。 观察M1反射镜方向的等倾斜条纹。 此外，调节m-2反射镜的微调螺钉，使眼睛上下移动，圆环的大小也不变，只是中心随着眼睛的移动而移动，干涉条纹的对比度较大时，m-1反射镜和m-2反射镜完全平行，可以看到严格的等倾斜条纹。 旋转M2镜的微调螺钉时，M1镜和m 2镜变得不平行，旋转粗调手柄，前后移动M1镜，观察干涉条纹的变化规律，与图进行比较。 测定、13、4钠光的双线波长差(1)，以钠光为光源，照射毛玻璃屏，形成均匀的扩散光源，提高条纹的亮度。 在毛玻璃屏幕和分光器p之间放置叉子进行观察。 此时，产生干涉条纹，缓慢调整M2镜下的水平微调螺钉和垂直微调螺钉，使条纹变圆。 (2)使m-1反射镜逐渐移动，以最小化视场中心的可视性的方式记录m-1反射镜的位置d1，并且使m-1反射镜向原始方向移动直到可视性最小化为止，并且记录m-1反射镜的位置d2，由此获得d。 (3)重复上述步骤3次，代入(2)式，计算钠光的双线波长差，14，数据记录和处理，1 .数据记录，15，2 .数据处理，(1)计算激光波长和不确定度。 (2)写出测量结果。 16、注意事项1请勿用手触摸光学设备的表面。 2转动调节螺钉和把手时，轻而慢，不能勉强拧。 镜子后面的微调螺钉拧得太紧，镜面不要变形。 如果要调整反射镜后面的微调螺钉，请首先将微调螺钉调整到中间位置，以便可以向两个方向进行微调。 设备上的所有锁紧螺钉、锁紧螺母不得过紧。 3测量过程中，旋转手柄只能缓慢地向一个方向移动，引起较大的空转误差。 4安装激光电源时请保持平稳，以免触摸输出电极。 5不要用眼睛直接看激光。，17，等倾斜干涉图案，18，等厚干涉图案，19，微调手柄，粗调手