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丹尼爾摩利光學(xué)的理論

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放大字體  縮小字體    發(fā)布日期:2021-03-22  來源:儀器網(wǎng)  作者:Mr liao  瀏覽次數(shù):108
核心提示:邁克爾遜干涉儀,是利用分振幅法產(chǎn)生雙光束以實現(xiàn)干涉。通過調(diào)整該干涉儀,可以產(chǎn)生等厚干涉條紋,也可以產(chǎn)生等傾干涉條紋。主要用于長度和折射率的測量,若觀察到干涉條紋移動一條,便是M2的動臂移動量為 /2,等效于M1與M2之間的空氣膜厚度改變 /

邁克爾遜干涉儀,是利用分振幅法產(chǎn)生雙光束以實現(xiàn)干涉。通過調(diào)整該干涉儀,可以產(chǎn)生等厚干涉條紋,也可以產(chǎn)生等傾干涉條紋。主要用于長度和折射率的測量,若觀察到干涉條紋移動一條,便是M2的動臂移動量為 /2,等效于M1與M2之間的空氣膜厚度改變 /2。在近代物理和近代計量中,如在光譜線精細結(jié)構(gòu)的研究和用光波標定標準米尺等實驗中都有著重要的應(yīng)用。

工作原理
邁克爾遜干涉儀(英文:Michelson interferometer)是光學(xué)干涉儀中一種,其者是美國物理學(xué)家阿爾伯特 亞伯拉罕 邁克爾遜。邁克耳遜干涉儀的原理是一束入射光分為兩束后各自被對應(yīng)的平面鏡反射回來,這兩束光從而能夠發(fā)生干涉。干涉中兩束光的不同光程可以通過調(diào)節(jié)干涉臂長度以及改變介質(zhì)的折射率來實現(xiàn),從而能夠形成不同的干涉圖樣。干涉條紋是等光程差點的軌跡,因此,要分析某種干涉產(chǎn)生的圖樣,必求出相干光的光程差位置分布的函數(shù)。

若干涉條紋發(fā)生移動,一定是場點對應(yīng)的光程差發(fā)生了變化,引起光程差變化的原因,可能是光線長度L發(fā)生變化,或是光路中某段介質(zhì)的折射率n發(fā)生了變化,或是薄膜的厚度e發(fā)生了變化。

G2是一面鍍上半透半反膜,G1為補償板,M1、M2為平面反射鏡,M1是固定的,M2和絲相連,使其可以向前后移動,最小讀數(shù)為10-4mm,可估計到10-5mm, M1和M2后各有幾個小螺絲可調(diào)節(jié)其方位。當(dāng)M2和M1 嚴格平行時,M2會移動,表現(xiàn)為等傾干涉的圓環(huán)形條紋不斷從中心"吐出"或向中心"吞進"。兩平面鏡之間的"空氣間隙"距離增大時,中心就會"吐出"一個個條紋;反之則"吞進"。M2和M1 不嚴格平行時,則表現(xiàn)為等厚干涉條紋,在M2移動時,條紋不斷移過視場中某一標記位置,M2平移距離 d 與條紋移動數(shù) N 的關(guān)系滿足:d=N /2, 為入射光波長。

邁克爾遜干涉儀示意圖:

經(jīng)M2反射的光三次穿過G2分光板,而經(jīng)M1反射的光通過G2分光板只一次。G1補償板的設(shè)置是為了消除這種不對稱。在使用單色光源時,可以利用空氣光程來補償,不一定要補償板;但在復(fù)色光源時,由于玻璃和空氣的色散不同,補償板則是不可或缺的。

如果要觀察白光的干涉條紋,臂基本上完全對稱,也就是兩相干光的光程差要非常小,這時候可以看到彩色條紋;假若M1或M2有略微的傾斜,就可以得到等厚的交線處(d=0)的干涉條紋為中心對稱的彩色直條紋,中央條紋由于半波損失為暗條紋。

邁克爾遜和愛德華 威廉姆斯 莫雷使用這種干涉儀于1887年進行了的邁克爾遜-莫雷實驗,并證實了以太的不存在。


主要性能指標:
動鏡移動精度(微調(diào)):0.0004mm
動鏡移動精度(粗調(diào)):0.01mm
動鏡移動距離(微調(diào)):1mm
動鏡移動距離(粗調(diào)):12mm
分束板和補償板平面度: 1/20
激光輸出功率:0.8-1mW

邁克爾遜干涉儀主機 He-Ne激光器 一維可調(diào)升降底座等
可選附件:
低壓鈉燈 白光源 氣室部件(氣室、壓力表、壓氣球) 法布里珀羅標準具

 
關(guān)鍵詞: 干涉 條紋 M2 移動 干涉儀
 
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