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迈克耳孙干涉仪的调整和使用.docx

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上传人:niupai21 2022/6/21 文件大小:43 KB

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文档介绍

文档介绍:实验 迈克耳逊干涉仪的调整和使用
迈克耳逊干涉仪在近代物理和计量技术中有着广泛的应用。例如,可用它测量光波的波 长、微小长度、光源的相干长度,用相干性较好的光源可对较大的长度作精密测量,以及可 用它来研究温度、压力对光传播的影响等时,由()式可以看出在倾角0相等的方向上两相干光束的光程差8均相等。 具有相等的 0 的各方向光束形成一圆锥面,因此在无穷远处形成的等倾干涉条纹呈圆环形,
这时眼睛对无穷远调焦就可以看到一系列的同心圆。。越小,干涉圆环的直径越小,它的级 次k越高。在圆心处。=0,cos。的值最大,这时
8 = 2d = k 尢 ()
所以圆心处的级次最高。
当移动 C 镜使 d 增加时,圆心的干涉级次越来越高,我们就看到圆环一个一个从中心 “冒”出来。反之,当d减小时,圆环一个个向中心“缩”进去。由式()可知,每当d增 加或减少"2,就会冒出或缩进一个圆环。因此,若已知移动的距离Xd和冒出(或缩进)的 圆环数Ak,就可以求出波长儿
)
-2Ad 人=—
Ak
反之若已知尢和冒出(或缩进)的圆环数,就可以求出C镜移动的距离,这就是测量长度的 原理。
等厚干涉花样与透明玻璃板厚度的测量(选作)
图 C、D' 形成很小夹角
如果C、D'间形成一很小的夹角(),贝I」C 与 D' 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 由式()求两相干光束的光程差:
( e\
8 = 2d cos e = 2d 1 - 2 sin 2
)
2d 卜归]=2d - de 2 〔2丿
< 2丿
在C、D的交线上,d=0,即8=0,因此在交线处产生
一直线条纹,称为中央条纹。在左右两旁靠近交线处, 由于e和d都很小,这时式()中的de 2项与2d相比可忽略,因而有
8= 2d
)
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de2项的影响 增大,条纹发生显著的弯曲,弯曲方向突向中央条纹。离交线越远,d越大,条纹弯曲得越 明显。
由于干涉条纹的明暗和间距决定于光程差 8 与波长的关系,若用白光作光源,贝每种 不同波长的光所产生的干涉条纹明暗会相互交错重叠,结果就看不见明暗相间的条纹了。换 句话说,若用白光作光源,在一般情况下,不出现干涉条纹。进一步分析还可看出,在C、 D'两面相交时,交线上d=0,但是由于1、2两束光在半反射膜面上的反射情况不同,引起 不同的附加光程差,故各种波长的光在交线附近可能有不同的光程差。因此,用白光作光源 时,在C、D'两面的交线附近的中央条纹,可能是白色明条纹,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,稍远就看不到干涉条纹了。
光通过折射率为n、厚度为l的均匀透明介质时,其光程比通过同厚度的空气要大l(n-1)。 在迈克耳逊干涉仪中,当白光的中央条纹出现在视场的中央后,如果在光路1中加入一块折 射率为n、厚度为l的均匀薄玻璃片,由于光束1的往返(),光束1和2在相遇时 所获得的附加光程差 8' 为:
8' =2l(n-1) ()
此时,若将C镜向A板方向