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1、1.迈克尔逊(Michelson)干涉仪,迈克尔逊,1881年设计成功 1907年,诺贝尔物理学奖 精度:10-13 m,迈克尔逊干涉仪,M,2,M,1,M,1,G,G,1,2,单 色 光 源,反 射 镜 1,反射镜 2,半透明 镀银层,一. 干涉仪工作原理,迈克耳逊干涉仪,补偿板G2的作用,无G2时的光程差：,有G2时的光程差：,d,光纤化的迈克尔逊干涉仪,样品,反射镜,2. 若M2、M1有小夹角,3. 若M1平移 d 时，干涉条纹移过 N 条，则有,等厚条纹,1. 若M 1、M2平行,二. 条纹特点,等倾圆条纹,等 倾 干 涉 条 纹,迈克耳逊干涉仪的干涉条纹,等 倾 干 涉 条 纹,迈克

2、耳逊干涉仪的干涉条纹,与,重 合,等 倾 干 涉 条 纹,迈克耳逊干涉仪的干涉条纹,与,重 合,等 倾 干 涉 条 纹,迈克耳逊干涉仪的干涉条纹,与,重 合,等 倾 干 涉 条 纹,迈克耳逊干涉仪的干涉条纹,迈克耳逊干涉仪的干涉条纹,与,重 合,等 厚 干 涉 条 纹,等 倾 干 涉 条 纹,与,重 合,等 厚 干 涉 条 纹,等 倾 干 涉 条 纹,迈克耳逊干涉仪的干涉条纹,与,重 合,等 厚 干 涉 条 纹,等 倾 干 涉 条 纹,迈克耳逊干涉仪的干涉条纹,与,重 合,等 厚 干 涉 条 纹,等 倾 干 涉 条 纹,迈克耳逊干涉仪的干涉条纹,与,重 合,等 厚 干 涉 条 纹,等 倾 干

3、涉 条 纹,迈克耳逊干涉仪的干涉条纹,M,M,1,2,当,M,M,1,2,与,之间距离变大 时，圆形干涉 条纹向外扩张, 干涉条纹变密。,之,干涉条纹 的移动,M,M,1,2,当,M,M,1,2,与,之间距离变大 时，圆形干涉 条纹向外扩张, 干涉条纹变密。,之,干涉条纹 的移动,M,M,1,2,当,M,M,1,2,与,之间距离变大 时，圆形干涉 条纹向外扩张, 干涉条纹变密。,之,干涉条纹 的移动,M,M,1,2,当,M,M,1,2,与,之间距离变大 时，圆形干涉 条纹向外扩张, 干涉条纹变密。,之,干涉条纹 的移动,M,M,1,2,当,M,M,1,2,与,之间距离变大 时，圆形干涉 条纹向

4、外扩张, 干涉条纹变密。,之,干涉条纹 的移动,1,M,M,1,2,当,M,M,1,2,与,之间距离变大 时，圆形干涉 条纹向外扩张, 干涉条纹变密。,之,干涉条纹 的移动,1,M,M,1,2,当,M,M,1,2,与,之间距离变大 时，圆形干涉 条纹向外扩张, 干涉条纹变密。,之,干涉条纹 的移动,1,M,M,1,2,当,M,M,1,2,与,之间距离变大 时，圆形干涉 条纹向外扩张, 干涉条纹变密。,之,干涉条纹 的移动,1,M,M,1,2,当,M,M,1,2,与,之间距离变大 时，圆形干涉 条纹向外扩张, 干涉条纹变密。,之,干涉条纹 的移动,1,M,M,1,2,当,M,M,1,2,与,之间

5、距离变大 时，圆形干涉 条纹向外扩张, 干涉条纹变密。,之,干涉条纹 的移动,1,M,M,1,2,当,M,M,1,2,与,之间距离变大 时，圆形干涉 条纹向外扩张, 干涉条纹变密。,之,干涉条纹 的移动,1,M,M,1,2,当,M,M,1,2,与,之间距离变大 时，圆形干涉 条纹向外扩张, 干涉条纹变密。,之,干涉条纹 的移动,1,M,M,1,2,当,M,M,1,2,与,之间距离变大 时，圆形干涉 条纹向外扩张, 干涉条纹变密。,之,干涉条纹 的移动,1,M,M,1,2,当,M,M,1,2,与,之间距离变大 时，圆形干涉 条纹向外扩张, 干涉条纹变密。,之,干涉条纹 的移动,1,M,M,1,2

6、,当,M,M,1,2,与,之间距离变大 时，圆形干涉 条纹向外扩张, 干涉条纹变密。,之,干涉条纹 的移动,1,M,M,1,2,当,M,M,1,2,与,之间距离变大 时，圆形干涉 条纹向外扩张, 干涉条纹变密。,之,干涉条纹 的移动,1,M,M,1,2,当,M,M,1,2,与,之间距离变大 时，圆形干涉 条纹向外扩张, 干涉条纹变密。,之,干涉条纹 的移动,1,M,M,1,2,当,M,M,1,2,与,之间距离变大 时，圆形干涉 条纹向外扩张, 干涉条纹变密。,之,干涉条纹 的移动,1,M,M,1,2,当,M,M,1,2,与,之间距离变大 时，圆形干涉 条纹向外扩张, 干涉条纹变密。,之,干涉条

7、纹 的移动,1,M,M,1,2,当,M,M,1,2,与,之间距离变大 时，圆形干涉 条纹向外扩张, 干涉条纹变密。,之,干涉条纹 的移动,1,M,M,1,2,当,M,M,1,2,与,之间距离变大 时，圆形干涉 条纹向外扩张, 干涉条纹变密。,之,干涉条纹 的移动,1,M,M,1,2,当,M,M,1,2,与,之间距离变大 时，圆形干涉 条纹向外扩张, 干涉条纹变密。,之,干涉条纹 的移动,五. 应用,1. 微小位移测量,3. 测折射率,2. 测波长,四. 时间相干性,两光束产生干涉效应的最大光程差称为相干长度,与相干长度对应的光传播时间称为相干时间。,相干长度 L 和谱线宽度 之间的关系为,利用

8、干涉仪测气体折射率,用迈克耳逊干涉仪测气流,例： 迈克耳孙干涉仪的应用,在迈克耳孙干涉仪的两臂中分别引入 10 厘米长的玻璃管 A、B ，其中一个抽成真空，另一个在充以一个大气压空气的过程中观察到107.2 条条纹移动，所用波长为546nm。求空气的折射率n？,解：设空气的折射率为 n，则光程差的改变量为：,相邻条纹或条纹移动一条时，对应光程差的变化为一个 波长，当观察到107.2 条移过时，光程差的改变量满足：,光学相干CT 断层扫描成像新技术 （Optical Coherence Tomography简称OCT）,CT-Computed Tomography 计算机断层成象,第二代： NM

9、R CT核磁共振成象 第三代： 光学相干CTOCT 微米量级的空间分辨率,第一代： X射线CT,射线CT工业CT,六、“古老”原理的现代应用之例,原理,* 样品中不同位置处反射回的光脉冲延迟时间不同 * 不同的材料或结构反射的强度不同,要实现微米量级的空间分辨率就要求能测量10141015秒的时间延迟。,时间延时短至10141015s 电子设备难以直接测量；,可利用光学迈克耳逊干涉仪原理。,只有当参考光与信号光的某个脉冲经过相等光程时才会产生光学干涉现象,因为1015秒 的光脉冲大约只有一个波长,要测量从眼内不同结构回来的光延迟 只须移动参考镜 使参考光分别与不同的信号光产生干涉,参考臂扫描可得到样品深度方向的一维测量数据 光束在平行于样品表面的方向进行扫描测量 可得到横向的数据 将得到的信号经计算机处理便可得到样品的立体断层图像,分别