Experiment6、Michelson干涉仪及其应用.pdf

Experiment 6 、Michelson 干涉儀及其應用 目的： (1) 練習 Michelson 干涉儀的架設及調整。 (2) 了解干涉原理。 (3) 利用 Michelson 干涉儀量測光源的波長。 (4) ※利用Michelson 干涉儀量測光源的同調長度 。 ※為新增實驗，可視時間及興趣，由各組自行選擇是否要作。 原理： 2 以下參見光學課本，Ch7-1 、Ch8-1 、及 Ch9-1~9-4 ，Pedrotti : Introduction to Optics (1) Michelson 干涉儀 干涉儀常用於各項光學檢測 譬如表面， 平坦度、表面曲率、光源波長、光源同調性、 材料厚度、材料折射率及液晶單元檢測等等。 干涉儀的架設型式相當多樣化，可依檢測所需 自行設計光學系統。最基礎也最容易的干涉儀 系統為Michelson 干涉儀 ，其系統架設如圖 一，最大特點是干涉的兩束光路徑分離，可以 獨立處理，應用方便。Michelson 干涉儀所使 用的 光源為Extended source 。發出的光經分束 器分為兩束，再 分別由 及 反射，部分 M 1 M 2 圖一 反射光經過分束器之後合併干涉，在屏幕可以觀察干涉條紋。 若 兩光束 接近平面波光且互相部分同調，則所形成的 干涉條紋強度為 I I I 2 I I cos  ， k n 。 (1) 1 2 1 2 上式中，n為兩光束光程差， 則為兩光束在同一  時間在光源處的相對相位差。 圖一中的 Ｍichelson 干涉儀可以幾何將兩道分別走不 同路徑的光束，拉到同一方向上討論，如圖二所示。另 M M 假設光在分束器、 、 上的 “反射”未造成二束光的 1 2 M M 相位差。實驗架設上，若 以間距d 平行於 ，則光 1 2 M 程差將依光線入射的方向 決定。 定為光線在 及   1 M的入射角。所造成的等傾度條紋的光程差為 2  2d cos 。 (2) p 當 d改變時，干涉條紋相對應的移動，不斷向中心縮 2010,Sep,修改 EXP6-p 1 陷或自中心湧出，光程差每改變一波長長度時，將消失或生出一週期的條紋。因 此光程差與條紋改變數m的關係為 2d cos m 。 (3) 在中心處的光束 0 ，反射鏡( M或 M )移動距離 L 與條紋改變數m的關係 1 2 可以由 (2)式改寫成 2L m 。 (4)