大学物理干涉.ppt

迈克耳孙在工作 迈克耳孙（A.A.Michelson） 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年诺贝尔物理奖。 美籍德国人 全息照相实验、 迈克耳孙干涉仪至今仍是许多光学仪器的核心。 爱因斯坦赞誉道： “我总认为迈克耳孙是科学中的艺术家， 最大乐趣似乎来自实验本身的优美 的精湛， 和所使用方法 他从来不认为自己在科学上是个严格的 ‘专家’， 事实上的确不是， 他的 但始终是个艺术家。” 重要的物理思想 ＋巧妙的实验构思 ＋精湛的实验技术 ? 科学中的艺术 许多著名的实验都堪称科学中的艺术， 如： 吴健雄实验、 施—盖实验等等。 三、迈克耳孙干涉仪的应用 测介质折射率 测量微小位移 l n 光路1中插入待测介质， 由此可测折射率n 。 以波长? 为尺度，可精确到 产生附加光程差： M1 1 若相应移过 N 个条纹， 则应有 （书p. 27习题22.23） 用迈克耳孙干涉仪测气流 第22章结束 * * d * * 条纹间距： 因此 ? L ?e ek ek+1 明纹 暗纹 n ? L? 等厚干涉条纹 劈尖 不规则表面 白光入射 单色光入射 肥皂膜的等厚干涉条纹 例10 用劈尖干涉法可检测工件表面缺陷，当波长为 ? 的单色平行光垂直入射，若观察到的干涉条纹如图所示，每一条纹弯曲部分的顶点恰好与其左边条纹的直线部分的连线相切，则工件表面与条纹弯曲处对应的部分： 空气劈尖 工件 平面玻璃 （A）凸起，且高度为 ? /4； （B）凸起，且高度为 ? /2； （C）凹陷，且深度为 ? /2； （D）凹陷，且深度为 ? /4。 [ C ] 空气劈尖 工件 平面玻璃 例11 两块平板玻璃构成一空气劈尖，长L=4cm，一端夹住一金属丝，如图所示，现以波长为 ?=589.0 nm 的钠光垂直入射， （1）若观察到相邻明纹（或暗纹）间距离 l =0.1mm，求金属丝的直径 d =？ （2）将金属丝通电，受热膨胀，直径增大，在此过程中，从玻璃片上方离劈棱距离为 L/2 的固定观察点上发现干涉向左移动 2 条，问金属丝的直径膨胀了多少？ 解：（1）相邻明纹间对应的厚度差为?/2， 如图所示。 （2）在劈尖中部（距劈棱处），干涉条纹向左移两个条纹，说明在该处厚度增加2??/2，因劈尖上表面不是在保持q 不变情况下的平移， 所以根据两个直角三角形的相似关系可知金属直径处增加 2?，即： (1) 暗环 ? e r R · 平晶 平凸透镜 ? o 二 、牛顿环 (2) 暗环： ∴ 条纹间距?， 内圈的条纹级次低。 （k = 0， 1， 2 …） (1)、(2) ?第k个暗环半径： 光程差： 很大 明环半径公式 （自己推导） 牛顿环装置简图： 平晶 S 分束镜 M 显微镜 0 平凸透镜 . 牛顿环照片 白光入射的牛顿环照片 三 、等厚条纹的应用 1、劈尖的应用 测波长：已知θ、n，测 L 可得? 测折射率：已知θ、 ? ，测 L可得 n 测细小直径、 测表面不平度 ?h 待测块规 ? 标准块规 平晶 等厚条纹 待测工件 平晶 待测样品 石英环 ? 平晶 干涉膨胀仪 依据公式 厚度、 微小变化： （书p. 19 例 22.4） （书p. 19 例22.5） 2、牛顿环的应用： 测透镜球面的半径R 测波长? 检验透镜球表面质量 标准验规 待测透镜 暗纹 ? 已知? , 测 m、rk+m、rk ，可得R 。 已知R，测出m 、 rk+m、rk， 可得? 。 依据公式 若条纹如图， 说明待测透镜 球表面不规则，且半径有误差。 一圈条纹对应 的球面误差。 暗纹 ? 标准验规 待测透镜 暗纹 ? 标准验规 待测透镜 如何区分如下两种情况? 思考 检测工件曲率半径 扩大 收缩 例12 如图，用单色光垂直照射在观察牛顿环的装置上，设其平凸透镜可以在垂直的方向上移动，在透镜离开平玻璃过程中，可以观察到这些环状干涉条纹。 （A）向右平移； （B）向中心收缩； （C）向外扩张； （D）静止不动； （E）向左平移。 单色光 空气 [ B ] 例13. White light is normally incident on a soap film that has air on both sides. The reflected light is orange. If one assumes that the index of refraction of the film is 1.33 and that 6000 Angstroms is a typical wavelength of orange light in air, a poss