激光点光源仪的设计及其应用.pdfVIP

长江大学学报 (自科版)理工卷 2007年12月第4卷第4期 ·5O· Journal of Yangtze University(Nat Sci Edit)SciEng V Dec．2007。Vo1．4 No．4 激光点光源仪的设计及其应用 彭秀华，杨金铱，仇春会，陶青玲 (长江大学物理科学与技术学院，湖北荆州434023) [摘要]用迈克尔逊干涉仪观察点光源产生的非定域等倾干涉条纹。要求点光源出射水平光束，现有点光 源装置的光学性能不能满足实验教学要求。为此设计了一种新的激光点光源仪。该激光点光源仪与迈克 尔逊干涉仪配套使用，可以观察到非定域等颅干涉现象．可有效地提高实验教学效率和安全可靠性。 [关键词]激光点光源；迈克尔逊干涉仪；非定域干涉；光源匹配 [中图分类号]0436．1 [文献标识码]A [文章编号]1673—1409(2007)04一N050—02 1 问题剖析 在迈克尔逊干涉仪上实现非定域干涉¨ 的光路图如图l所示。激光器发出的平行光经短焦距透镜汇 聚于S后的激光束，是一个线度小、强度足够大的点光源，点光源经分光板G。分光后，经补偿板G 再经固 定反射镜M 、可移动反射镜M2反射后形成两柬相干光，而反射镜M 被G 反射后形成虚像M ，两束相 干光可以看成是从M 。和M 反射而来。由于点光源s向空问传播的是球面波(如图2所示)，点光源S经 平面镜M 。、M2反射后，相当于是由两个虚光源s 和s 发出的相干光束。因s ．和s。分别为平面镜M 、 M 的镜像，而M 、M2之间距离为 ，故 S 。和S 之闻距离为2d，虚光源S 和Sz ● 、 发出的球面波在它们的相遇的空间处处 ， 相干，因此这种干涉现象是非定域的干涉 ＼ 图样。若用平面观察屏E放在垂直于s ．、 r s 连线OA处，可以观察到一组同心圆条 纹，圆心在S 。、S。延长线和屏的交点() 图1 迈克尔逊干涉仪光路图 图2 点光源非定域干涉原理图 上。由图中的几何关系可 以证明 当 L》R时，屏上任一点A的光程差为 j：△一2dcos3。由此式可知， 在d一定时，同级干涉条纹只决定于点光源出射角 。由于实际使用 … 的自组点光源装置水平度无法确定，致使在凋节迈克尔逊干涉仪 ． 时，达不到要求的水平度，导致光线倾斜射出。迈克尔逊干涉仪固定 反射镜M。支架与动反射镜移动导轨是相互垂直的，通过调节M1、 M 反射镜后面的螺丝来满足两镜面的垂直，即M 、Mz平行。调节 的方法是先凋定镜M。，让光束沿原路返回，然后再调动镜Mz使两 [收稿日期]2007一O8—26 [作者简介]彭秀华 (1956一)，女，1997年大学毕业，高级实验师，现主要从事大学物理实验教学与研究工作。 第4卷第4期 彭秀华等：激光点光源仪的设计及其应用 2 激光点光源仪的设计 笔者研制的激光点光源仪实物如图4所示，仪器的设计过程及其功 能特点如下：首先将底座加重，使仪器上部更稳固，通过底座可以升降 蠹鏊 仪器高度，来适应不同高度的配套仪器；薄透镜直接加在仪器上，并且 可旋转，可伸缩，可在需要时取下；在仪器上加孑L径光阑约束光路，光 阑孔径中心与薄透镜中心在同一轴线上，使得光线经薄透镜扩束后能会 聚到一点，形成点光源，同时给调节水平度提供参照物来确定光束的水 平度，使得实验调节时有参考物，便于凋节还节省时间；高压接线端安 ● 放在激光腔内部，提高了安全系数；激光腔安放在调节底座上，使得仪 圈4 激光点光源仪实物图 器在x，y，Z轴3个方向上的6个自由度都可以自由调节。 3 应 用 在同…台迈克尔逊干涉仪上，缓慢改变动镜M。在迈克尔逊干涉仪导轨