第一章 光的干涉G 迈克尔逊干涉仪 2014.10.24.ppt

§1.9 迈克耳孙干涉仪 1.干涉仪的结构和原理 2.干涉条纹的特征 * 迈克耳孙在工作 迈克耳孙（A.A.Michelson ）1852—1931 美籍德国人 因创造精密光学仪 器，用以进行光谱 学和度量学的研究, 并精确测出光速, 获1907 诺贝尔物 理奖。 * B: beam-splitter(分束镜); C: compensator(补偿器); M1, M2: mirrors (反射镜) 麦克耳孙干涉仪 * S M1 M2 G1 G2 E M2? a1 a1′ a2 a2′ 半透半反膜 补偿板 反射镜 反射镜 光源 观测装置 虚薄膜 * 二 、工作原理 光束 a2′和 a1′发生干涉 ▲ M2?、M1平行 ?等倾条纹 ▲ M2?、M1有小夹角 ?等厚条纹 补偿板作用：补偿两臂的附 加光程差。 S M1 M2 G1 G2 E M2? a1 a1′ a2 a2′ 半透半反膜 补偿板 反射镜 反射镜 光源 观测装置 虚薄膜 * 迈克耳孙等倾干涉 * 迈克耳孙等厚干涉 * 三、光程差计算 ∵ M2′M1为虚薄膜，n1=n2=1 ∴ 光束 a2′和 a1′无半波损失 四、极值条件 相长 相消 若M1平移?h时光程差改变 2?h 干涉条纹移过N条 空气中的空气薄膜干涉． * 等倾圆条纹的变化 屏幕中心满足 d 每减少?/2： 视场中心内陷一个条纹，视场内条纹向中心收缩． d 每增加?/2： 视场中心外冒一个条纹，视场内条纹向外扩张. * 5 4 3 2 1 4 3 2 1 根据冒出的条纹数，可以测定微小长度的变化。 * (4) 等厚干涉条纹 若 Ｍ1Ｍ?2 不平行,则d不是常数．这时出现等厚直条纹. * 应用： ▲ 测折射率： ▲ 测量微小位移 l n 光路a2中插入待测介质，产生 附加光程差 由此可测折射率n 。 以波长?为尺度，可精确到 M1 a2 若相应移过 N 个条纹 则应有 注意 光通过介质两次 * 条纹中疏边上密,中心Ｏ点为暗纹中心. 牛顿环 平凸透镜将凸面放置在平板玻璃上．透镜凸面半径米的量极，与平板玻璃之间形成很薄的空气隙．光垂直入射到透镜的平面上形成同心圆形干涉条纹条纹． * 明纹中心满足 暗纹中心满足 由几何关系得 d很小,略去 d2 , 得 * 明条纹半径为: 暗条纹半径为: 牛顿环干涉条纹中心是暗纹, 边沿级次高, 靠中心级次低．白光作光源，条纹呈彩色. 将d分别代入明、暗条纹光程差公式,得条纹半径 * * 例 已知：用紫光照射，借助于低倍测量 显微镜测得由中心往外数第j 级明环 的半径 ,j 级往上数 第16 个明环半径 平凸透镜的曲率半径R=2.50m 求：紫光的波长？ 解：根据明环半径公式： * * *