迈克尔孙干涉仪实验报告VIP免费

迈克耳孙干涉仪实验报告 实验目的 1 、了解迈克尔逊干涉仪的结构及工作原理，掌握其调试方法 2 、学会观察非定域干涉、等倾干涉、等厚干涉及光源的时间相干性，空间相干性等重要问题。 实验原理 1. 迈克尔逊干涉仪的光路 迈克尔逊干涉仪有多种多样的形式，其基本光路如图5.16.1所示。从光源发出的一束光，在分束镜的半反射面上被分成光强近似相等的反射光束1和透射光束2。反射光束1射出后投向反射镜，反射回来再穿过；光束2经过补偿板投向反射镜，反射回来再通过，在半反射面上反射。于是，这两束相干光在空间相遇并产生干涉，通过望远镜或人眼可以观察到干涉条纹。 补偿板的材料和厚度都和分束镜相同，并且与分束镜平行放置，其作用是为了补偿反射光束1因在中往返两次所多走的光程，使干涉仪对不同波长的光可以同时满足等光程的要求。 2. 等倾干涉图样 (1) 产生等倾干涉的等效光路 如图2所示（图中没有绘出补偿板），观察者自点向镜看去，除直接 看到镜外 ，还 可以看到镜经分束镜的半反射面反射的像。这样，在观察者看来，两相干光束好 象 是由 同一束光分别 经和反射而 来的。因此 从光学上来说 ，迈克尔逊干涉仪所产生的干涉花 样与、间的空气 层 所产生的干涉是一样的，在讨 论 干涉条纹的形成时，只 要考 虑、两个 面和它 们 之 间的空气 层 就 可以了。 所以说 ，迈克尔逊干涉仪的干涉情 况 即 干涉图像 是由 光源以及、和观察屏 的相对配 置来决 定的。 (2) 等倾干涉图样的形成与单 色 光波长的测 量 当镜垂 直于镜时，与相互 平行，相距 为。若 光束以同一倾角 入 射在和上，反射后形成1和两束相互 平行的相干光，如图3所示。过作垂 直于光线。因和之间为空气层，，则两光束的光程差为 所以 （1） 当固定时，由（1）式可以看出在倾角相等的方向上两相干光束的光程差均相等。由此可知，干涉条纹是一系列与不同倾角对应的同心圆形干涉条纹，称为等倾干涉条纹。由于1 、两列光波在无限远处才能相遇，因此，干涉条纹定域无限远处。 ① 亮纹条件：当时，也就是相应于从两镜面的法线方向反射过来的光波，具有最大的光程差，故中心条纹的干涉级次最高。中心点的亮暗完全由确定，当时，即 （2） 时中心为亮点。当值每改变时，干涉条纹变化一级。也就是说，和之间的距离每增加（或减少），干涉条纹的圆心就冒出（或缩进）一个干涉圆环。 ② 测量光的波长由下式表示： ...