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透明薄片折射率的测定
迈克尔逊干涉现点光源的非定域干涉后,最好先把两臂的长度调成有明显差别(),避免在移动时不小心通过了临界点,造成不必要的麻烦。
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图2 干涉条纹随光程差的变化
三、等厚干涉与透明玻璃板厚度的测量
如图3,如果和间形成一很小的角度,则和之间有一楔形空气薄层,这时将产生等厚干涉条纹。当光束入射角足够小时,可求两相干光束的光程差,即
= (1)
在、的交线上,,即,因此在交线处产生一直线条纹,称为中央明纹。在左右两旁靠近交线处,由于和都很小,这时式(1)中的项与相比可忽略,因而由
(2)
所以产生的条纹近似为直线条纹,且与中央条纹平行。离中央条纹较远处,因项的影响增大,条纹发生显著的弯曲,弯曲方向突向中央明纹。离交线越远,越大,条纹弯曲地越明显。
M2/
白光光源
用眼睛观察
G1
G2
M2
M1
1
20
图3等厚干涉原理图
由于干涉条纹的明暗和间距决定与光程差与波长的关系,若用白光作光源,则每种不同波长的光所产生的干涉条纹明暗会相互交错重叠,结果就看不到明暗相间的条纹了。换句话说,如果换用白光作光源,在一般情况下,不出现干涉条纹。因此,用白光作光源时,在、两面的交线附近的中央条纹可能看到白色条纹,也可能是暗条纹。在它的两旁还大致对称的有几条彩色的直线条纹,稍远就看不到条纹了。
光通过折射率为厚度为D的均匀透明介质时,其光程比通过同厚度的空气要大。在迈克尔逊干涉仪中,但白光的中央条纹出现在视场的中央后,如果光路1中加入一块折射率为为厚度为D的均匀薄玻璃片,由于光束1的往返,光束1和光束2在相遇时所获得的附加光程差
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为
= (3)
此时,若将向方向移动距离,则光束1、2在相遇时的光程差又恢复至原样这样,白光干涉的中央条纹将重新出现在视场中央。这时
(4)
根据式(4),测出前移的距离,若已知薄玻璃片的折射率,则可求出其厚度;反之,若已知玻璃片的厚度,则可求出其折射率。
【实验内容及步骤】
一、迈克尔逊干涉仪的基本调节
点燃氦氖激光器,调节其高度和方向,使激光