迈克尔逊干涉仪的调整与应用(简洁修正版)VIP免费

迈克尔逊干涉仪的迈克尔逊干涉仪的调整与应用调整与应用大学物理实验大学物理实验ⅡⅡ桂林电子科技大学桂林电子科技大学物理实验中心物理实验中心迈克尔逊在工作迈克尔逊在工作迈克尔逊干涉仪是美国物理学家迈克尔逊于1881年设计的一种精密光学仪器，用以进行光谱学和度量学的研究，并精确测出光速。迈克尔逊与莫雷曾用此仪器做了非常著名的迈克尔逊—莫雷实验，可以说它是狭义相对论的实验基础，为物理学的发展做出了重要贡献。由于在光谱学和度量学方面的贡献，迈克尔逊于1907年获得诺贝尔物理学奖。美籍德国人（1852-1931）（A.A.Michelson）迈克尔逊干涉仪可以精密地测量微小长度及微小变化，利用它的原理还能够制成各种专用干涉仪器它被广泛地应用于生产和科研各领域。用迈克尔逊干涉仪测气流光学相干CT—断层扫描成像新技术（OpticalCoherenceTomography简称OCT）CT-ComputedTomography计算机断层成象第二代：NMRCT－核磁共振成象第三代：光学相干CT－OCT微米量级的空间分辨率第一代：X射线CT射线CT－工业CT“古老”原理的现代应用之例实验装置－光纤化的迈克尔逊干涉仪光源电子学系统计算机探测器光纤耦合器样品光纤聚焦器反射镜大葱表皮的OCT图像实际样品大小为10mm×4mm，图中横向分辨率约为20μm纵向分辨率约为25μm应用生物医学材料科学·····我国第一台OCT的第一张图清华原子分子国家重点实验室兔子眼球前部的OCT图像晶状体上皮睫状体角膜后表面角膜前表面实验任务实验任务11、了解迈克尔逊干涉仪的原理、结构，学会迈、了解迈克尔逊干涉仪的原理、结构，学会迈克尔逊干涉仪的调节与使用方法。克尔逊干涉仪的调节与使用方法。22、了解等倾干涉和等厚干涉的形成条件及干涉、了解等倾干涉和等厚干涉的形成条件及干涉图样的特点。图样的特点。33、学会迈克尔逊干涉仪测量、学会迈克尔逊干涉仪测量He-NeHe-Ne激光的波激光的波长，利用迈克尔逊干涉仪的干涉原理测量固体试件长，利用迈克尔逊干涉仪的干涉原理测量固体试件的线膨胀系数。的线膨胀系数。44、拟定利用迈克尔逊干涉仪测量透明薄片的折、拟定利用迈克尔逊干涉仪测量透明薄片的折射率（厚度）的实验方案，并利用仿真实验来验证。射率（厚度）的实验方案，并利用仿真实验来验证。55、（拓展）利用仿真实验测量钠光的波长、钠、（拓展）利用仿真实验测量钠光的波长、钠黄光双线的波长差、钠光的相干长度等。黄光双线的波长差、钠光的相干长度等。Nd22Ndtllttlll0000实验任务实验任务一一..干涉仪结构和干涉条纹干涉仪结构和干涉条纹M1M22GG12半透明镀银层单单色色光光源源反射镜2反射镜1补偿玻璃板观察屏M它们干涉的结果是薄膜干涉，调节它们干涉的结果是薄膜干涉，调节MM11就有可能得到就有可能得到d=d=00，，d=d=常数，常数，dd常数（如劈尖）对应的薄膜等倾或等厚干涉常数（如劈尖）对应的薄膜等倾或等厚干涉条纹。条纹。一束光在G1处分振幅形成的两束光，其光程差就相当于由M1和M2’形成的空气膜上下两个面反射光的光程差。d1122迈克尔逊干涉仪光路图示意图1、M2通过G1形成像M2’2、S通过G1形成像S’3、S’通过M1形成像S1’4、S’通过M2’形成像S2’5、得到相干光源S1’和S2’，在空间发生干涉，形成双叶双曲面族。二二..实验原理实验原理cos2d根据薄膜干涉理论，1、2两相干光束的光程差为:等效薄膜干涉薄膜干涉2dLdSS'G1EPRM2M1M2'S2'S1'G2=｛Nλ明纹（2N+1）λ/2暗纹其中N=0,1,2,3,…S2SS1S2dLdSS'G1EPRM2M1M2'S2'S1'G2,2,1,0cos2NNd明纹时有：明纹时有：可见，当、一定时，如果逐渐减小，则角逐渐减小，同一级条纹圆环半径减小，看到的现象是干涉圆环缩进（吞）；如果逐渐增大，同理，看到的现象是干涉圆环冒出（吐）。对于中央条纹，当缩进或冒出次，则光程差变化为dNNdN的变化量为ddNd2干涉条纹的特点干涉条纹的特点,2,1,0cos2NNdNoImage2dLdSS'G1EPRM2M1M2'S2'S1'G2（1）当、一定时，角相同的所有光线的光程差相同，形成以光轴为圆心的同心圆环。d（2）当、一定时，＝0，干涉圆环就在同心圆环中心处，如...