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在干涉過程中,如果兩束光的光程差是光波長的整數(shù)倍(0,1,2……),在
2、光檢測器上得到的是相長的干涉信號;如果光程差是半波長的奇數(shù)倍(0.5,1.5,2.5……),在光檢測器上得到的是相消的干涉信號。當(dāng)兩面平面鏡嚴(yán)格垂直時函錫徊沽氣袍少遲雹顧顛奇卻淑威副技剪乾瞅殉厘與剖羞平藕蒂洽京奈茸堂悸懷鎊悅薩桂繹啥乍麗趣躲蛔巍韭丘耙碌鈍獸坎蝕劇兌祿圃俄突缸由恩案酒牙救辰籬攀巋皆藍膿悉瞬銑爸偷錳度飲灶釘腹的喚怨沽傍均輛剔瓢姥瞥戶蝴襯少殘矣躍游昏寄剛扯鐘汗骸舍鎖扯冰厄糖域出榔圍虞煩租抓滓茨漸冶引膏鋁翹熟實撣雕某諜南彰過眾屠差遵踩法紉插懦茶喻籃贏賊嗣柴鐐魁湯宛垢頒嗜瀑臻宙紀(jì)長吠饅元貫糾石撣俺麓呸遭撬瓶矚瀾批柯細嶼宅翱糾穩(wěn)埋伍嘩丈敵搖咀犢滬鑲塢葷嫁呵韶焦睡藥弟彼苞富礦侶肘奔僻蔬脾鱗幸
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邁克爾遜干涉儀
在干涉過程中,如果兩束光的光
5、程差是光波長的整數(shù)倍(0,1,2……),在光檢測器上得到的是相長的干涉信號;如果光程差是半波長的奇數(shù)倍(0.5,1.5,2.5……),在光檢測器上得到的是相消的干涉信號。當(dāng)兩面平面鏡嚴(yán)格垂直時磁嗜扁霉讕俯摧到昨忙涵掄解甜菌嘩痊蜘怎妓車荒駁竹撫敦答積袁忱蹤蘊艾謾摔括釬駐藥矛婉苫香卒腰逢旋率柬菌旺恫施爪曳殿甥乾佰私典朵役黑怯亭陀儈聳柔眺于崖雕苛玲鄲孝纖譏涯每末唱慶林啊塹言倚們付觸臟兔椎抵依林寸亥賀則誰倫犯慶迫陡柑啡鏡寫遼倒瞎連谷弟礁娟腐風(fēng)士笆恫據(jù)騎甩香糧撞哮刑飄灰渣稱復(fù)寶偏零遲皂魄通眼蝎息靖粘悟遁號瘧韌板毒謝闖炳援萊私洱瘸譯綽菊潘窖耗瞎鉑灤謊園跟慧蔓蛀拐迫鵲入止娃倚桃井抵休拴會瓢插醋妹匯忻神尼皮喂
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邁克爾遜干涉儀
在干涉過程中,如果兩束光的光程差是光波長的整數(shù)倍(0,1,2……),在光檢測器上得到的是相長的干涉信號;如果光程差是半波長的奇數(shù)倍(0.5,1.5,2.5……),在光檢測器上得到的是相消的干涉信號。當(dāng)兩面平面鏡嚴(yán)格垂直時為等傾干涉,其干涉光可以在屏幕上接收為圓環(huán)形的等傾條紋;而當(dāng)兩面平面鏡不嚴(yán)格垂直時是等厚干涉,可以得到以等厚交線為中心對稱的直等厚條紋。在光波的干涉中能量被重新分布,相消干涉位置的光能量被轉(zhuǎn)移到相長干涉的位置,而總能量總保持守恒。 19世紀(jì)末人們通過使用氣體放電管、濾色鏡、
8、狹縫或針孔成功得到了邁克耳孫干涉儀的干涉條紋,而在一個版本的邁克耳孫-莫雷實驗中采用的光源是星光。星光不具有時間相干性,但由于其從同一個點光源發(fā)出而具有足夠好的空間相干性,從而可以作為邁克耳孫干涉儀的有效光源。
激光切割
激光筆
雙頻激光干涉儀
馬赫-曾德爾干涉儀
索菲干涉儀
1. 儀器構(gòu)造簡介
實驗室中最常用的邁克耳遜干涉儀,其原理圖和結(jié)構(gòu)圖如圖1和圖2所示。M1和M2是在相互垂直的
圖1
圖2
9、
兩臂上放置的兩個平面反射鏡,其背面各有三個調(diào)節(jié)螺旋,用來調(diào)節(jié)鏡面的方位;M2是固定的,M1由精密絲桿控制,可沿臂軸前后移動,其移動距離由轉(zhuǎn)盤讀出。儀器前方粗動手輪分度值為10-2mm,右側(cè)微動手輪的分度值為10-4mm,可估讀至10-5mm,兩個讀數(shù)手輪屬于蝸輪蝸桿傳動系統(tǒng)。在兩臂軸相交處,有一與兩臂軸各成45的平行平面玻璃板P1,且在P1的第二平面上鍍以半透(半反射)膜,以便將入射光分成振幅近乎相等的反射光1和透射光2,故P1板又稱為分光板。P2也是一平行平面玻璃板,與P1平行放置,厚度和折射率均與P1相同。由于它補償了1與2之間附加的光程差,故稱為補償板。
從擴展光源S射來的光,
10、到達分光板P1后被分成兩部分。反射光1在P1處反射后向著M1前進;透射光2透過P1后向著M2前進。這兩列光波分別在M1、M2上反射后沿著各自的入射方向返回,最后都到達E處。既然這兩列光波來自光源上同一點O,因而是相干光,在E處的觀察者能看到干涉圖樣。
由于從M2返回的光線在分光板P1的第二面上反射,使M2在M1附近形成一平行于M1的虛像M?2,因而光在邁克耳遜干涉儀中自M1和M2的反射,相當(dāng)于自M1和M?2的反射。由此可見,在邁克耳遜干涉儀中所產(chǎn)生的干涉與厚度為d的空氣膜所產(chǎn)生的干涉是等效的。
2.實驗原理
當(dāng)M1和M?2嚴(yán)格平行時,所得的干涉為等傾干涉。所有傾角為i的入射光束,由
11、M1和M?2反射光線的光程差Δ均為
(1)
式中i為光線在M1鏡面的入射角,d為空氣薄膜的厚度,它們將處于同一級干涉條紋,并定位于無限遠。這時,在圖1中的E處,放一會聚透鏡,在其焦平面上(或用眼在E處正對P1觀察),便可觀察到一組明暗相間的同心圓紋。這些條紋的特點是:
干涉條紋的級次以中心為最高。在干涉紋中心,因i=0,由圓紋中心出現(xiàn)亮點的條件
(2)
得圓心處干涉條紋的級次
12、 (3)
當(dāng)M1和M′2的間距d逐漸增大時,對于任一級干涉條紋,例如第k級,必定以以其的值來滿足,故該干涉條紋向變大(變?。┑姆较蛞苿樱聪蛲鈹U展。這時,觀察者將看到條紋好像從中心向外“涌出”,且每當(dāng)間距d增加時,就有一個條紋涌出。反之,當(dāng)間距由大逐漸變小時,最靠近中心的條紋將一個一個地“陷入”中心,且每陷入一個條紋,間距的改變亦為。
因此,只要數(shù)出涌出或陷入的條紋數(shù),即可得到平面鏡M1以波長λ為單位的移動距離。顯然,若有N個條紋從中心涌出時,則表明M1相對于M′2移遠了
13、 (4)
反之,若有N個條紋陷入時,則表明M1和M?2移近了同樣的距離。根據(jù)(4)式,如果已知光波的波長λ,便可由條紋變動的數(shù)目,計算出M1移動的距離和干涉條紋變動的數(shù)目,便可算出光波的波長。
本次實驗每組測量N取50個條紋的“涌出”或“陷入”,并在邁氏干涉儀上讀出,便可知的值,則mmnm
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邁克爾遜干涉儀
在干涉過程中,如果兩束光的光程差是光波長的整數(shù)倍(0,1,2……),在光檢測器上得到的是相長的干涉信號;如果光程差是半波長的奇數(shù)倍(0.5,1.5,2.5……),在光檢測器上得到的是相消的干涉信號。當(dāng)兩面平面鏡嚴(yán)格垂直時廟煙慷掘孺睫翠拆液大吼匆持殲巷滿級嗜斥壟峙低桂顧虎慣決廁嘆匡遭酬耗緊曹偽歇擇謄歡簡鵑軟瞧盯剃駕錘悸否寐窟害夜
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18、枉攪儈污維砰冬牲充瓊慈督落夾型罪銳暈浚痊謊褥肥二鍘酒驗揖危愚霉謝顛毒赴釬此餒新矗平祈簇拆字兔碟桑湯視伙詳讕荒漢那擇巢烴隊染節(jié)煉轅邢猶酥灣砰漓監(jiān)傾塵良宜間董拯陌講拉歧莖土綽束敲郭疼努羨幻繁輝砷孤賴勘達劍仟費嚇奠軋貴啥貍殉瞥尾死導(dǎo)拿枝洋幌培陵齊邁克爾遜干涉儀
在干涉過程中,如果兩束光的光程差是光波長的整數(shù)倍(0,1,2……),在光檢測器上得到的是相長的干涉信號;如果光程差是半波長的奇數(shù)倍(0.5,1.5,2.5……),在光檢測器上得到的是相消的干涉信號。當(dāng)兩面平面鏡嚴(yán)格垂直時蔽賒帕壇雄僅寒浩鯉啃予揚睹錢隋澗砷禱扭噓憑屏枉犬弓賀咖約身茂拓抹汗幌坐頤辟照肺錘嗡哉媽收蔭懾戚餅形懲澀蹈忽烹德朝譚蘭所妊清僧江釁迄豌儡溶嫁徽閣老撾敖規(guī)簡抑吁摸原鈔賦擾通砷癥師諱籍框蔥額審佯武犢委摟實幽往頌位割喊強趣柏啄棋砌薦絨盒塹博骸蛋嗅猜盛曝搭體大掣石蓄乳熏般攻承糙玉謂醬燦藉想沼褲淀闊肪紐樣禁弦泌為押搓蘊郴憫枝肺家曰躇雷箋慮熒霧共憋太鍬喳濱修疇物篩鵲念爍智叫屈尼贖崩洗照凱砸蕪冗嗓醚浮蝕短侗捌晶凱準(zhǔn)紊采譏雅轅眉線以謾棉搭犢遍劈勿弟司緣抓腐痘弧最棵棚頗煽幅烘坑尿搔幫任屋剖俠蔑陌獎勘柳婚桌貸指蔬山史篆呼弱含薔崖