迈克耳逊干涉仪的调节与使用

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第四节,迈克耳逊干涉仪的调节与使用,Michelson interferometer,小议链接,3,迈克耳逊干涉仪,G,1,G,2,M,1,M,2,1,1,2,2,光源,实验光路,d,小议链接,3,实验目的,1,了解迈克尔逊干涉仪的干涉原理,和结构，学习调节方法。,2,观察干涉条纹，并用,非定域干涉,条纹,测量,He-,Ne,激光的波长。,干涉图样的定域与否,空气劈尖,牛 顿 环,定域干涉,扩展光源,点,光,源,非,定,域,干,涉,非,定,域,干,涉,A,G,1,S,S,A,0,点光源,（,M,1,/M,2,）,点,光,源,实验原理-非定域干涉,光源,（,M,1,/M,2,）,当,d,增大时，,当,d,减小时，,环缩进,。,圆心处,对于第,k,级亮纹：,环冒出,。,测量公式：,实验原理-激光波长的测定,A,A,0,2,d,1.,观察各种情况下干涉条纹的变化,记录并分析。,2.,用,非定域干涉条纹,测量,He-,Ne,激光的波长，要求波长,精度 ，自行,设计实验方案,。,3.,求出百分误差。（约定真值：）,注意：消除,视差,避免,空程差,实验内容,小议链接,3,实验仪器,迈克耳逊干涉仪,He-Ne激光器,扩束镜,（约定真值：）,光屏,水平仪,小议链接,3,步骤要点,1.,迈克尔逊干涉仪是否需要调,水平,？如何调节？,2.,两束光的,光程差,什么样的范围合适？,3.,激光器因放置到什么高度合适？是否需要水平？,调节需要注意什么？,5.,短焦距透镜,何时,放入光路中？,4.,怎样判断是否,形成干涉？,6.,圆环,偏心,怎么办？,M,1,和,M,2,处于什么样的位置,关系可以获得,同心,圆环？,7.,测量前如何,消除视差和空程误差,，测量中怎,样避免空程误差？,8.,想一想：（,1,）迈克尔逊干涉仪需要调零吗？,（,2,）记录的数据,实质,上是什么？,迈克尔孙干涉仪的应用实例,1.,利用干涉仪测气体折射率,迈克尔孙干涉仪的应用实例,2.,用迈克耳逊干涉仪测气流,迈克尔孙干涉仪的应用实例,光 源,探测器,黑匣子,反射镜,探测器,样品,光纤聚焦器,光纤耦合器,电子系统,低相干光源,电子系统,计算机,1,、,不能直视,激光器。,2,、调整各部件用力要适当，均匀缓慢，不可强旋硬拌。,3,、各光学表面,不可用手触摸,，更,不允许擦拭,！,4,、（,1,）调零选定,方向,时，首先要判断动镜,M,1,与前端的距离。,（,2,）测量时只能向,一个方向,旋转微动鼓轮移动，避免螺距差,5,、使用完毕，适当放松,M,1,和,M,2,的螺钉和拉簧，避免弹性疲劳。,注意事项,分波面法小结,分波振面干涉,洛埃镜分波面干涉,半波失损,菲涅耳双棱镜干涉,菲涅耳双面镜干涉,杨氏双缝干涉,分振幅干涉,薄膜的形状,全息照相实验,迈克尔逊干涉仪,等倾干涉,点光源的等倾干涉条纹,等厚干涉,空气劈尖,e,r,R,牛 顿 环,生活所见,分振幅干涉,解,释,自,然,现,象,5,、高反镜、高透镜,（增透膜、增反膜）,4,、滤光片,3,、眼镜片上的膜层,2,、肥皂泡,1,、马路、水面上油膜,测细小直径、厚度、微小变化,h,待测块规,标准块规,平晶,测表面不平度,等厚条纹,待测工件,平晶,检验透镜球表面质量,标准验规,待测透镜,暗纹,应用,有问而发！,1.,干涉的实现。,2.,光源的形状、薄膜的形状。,用牛顿环测平凸透镜的曲率半径,迈克耳逊干涉仪的调节与使用,干涉条纹的特点、定域性？,杨氏双缝干涉,光源与干涉条纹的定域,定域干涉,非定域干涉,面光源照射,平行光入射,两,点光源,（单色、相干）,球面波,干涉,不,局限于某一特定区域,非定域干涉,牛顿环,e,r,R,点光源,扩展光源,干涉局限于某一特定区域,小结,用牛顿环测透镜的曲率半径,迈克耳逊干涉仪的调节与使用,混合型干涉、分振幅干涉,点光源，非定域干涉,等厚、分振幅干涉,扩展光源，定域干涉,全息照相实验,应用,测波长,测透镜球面的半径,R,被检体,被检体,被检体,被检体,标准透镜,检验透镜球表面质量,总成绩,=,平时实验成绩,+,最终考试的成绩（各占一定例）,仪器登记本必需填写。,仪器登记是实验操作的凭证之一，没有登记者，相应的扣除实验操作成绩,。,要求：一人一组（同一日期实验，必需时间段要分开），每做一个实验（换一套仪器），需登记一次。,3.,实验日期，组别（可写在学号的后面）等信息填写完全。,4.,请假必须有请假条，无特殊情况不允许请假。如有请假,需把实验及实验报告及时补上，否则不能参加最终考试。,5.,实验完毕后，整理仪器等方可离开。,养成规范、严谨的良好习惯！,实验室注意事项,这周及需补交的报告：下周一早上,7,：,308,：,00,间，务必交来。,实验报告,1.,实验名称,2.,实验目的,3.,仪器设备（名称、,型号、规格、量程,）,4.,预习思考题,5.,实验原理（,实验内容相关,）：简明扼要，必要时需画出,示意图,，重要公式中物理量要加以详细的文字描述。,6.,实验步骤：,（,1,）预习报告中操作步骤若与实验实际不符，应重新写出详细、具体真实的实验操作步骤。,（,2,）设计性实验，设计方案及思路必须按要求写入实验报告，并要有具体公式推导过程及结论,（如迈克尔逊干涉仪实验确定,K,的取值）。,（,3,）,现象的描述,:,实验过程中所有的实验现象都要做好记录描述于实验报告中，并给予定性和定,量的分析。,7.,数据处理,（,1,）在数据处理时，应把每个实验的数据,重新整理后画出表格，,写在实验报告中。,（,2),按实验要求，完成实验内容。（如：求出霍尔器件,灵敏度,K,H,，,He-,Ne,激光的,波长，,平凸,透镜的,曲率半径,R,）。,（,3,）,作图：,图的名称，横纵坐标代表的物理量及其单位、（注意：因变量为纵坐标，自变量,为横坐标，且与原始数据一致、比例适当且作图曲线要平滑。图最好粘贴于实验报中，,以免丢失。,8.,思考题,9.,结果分析与讨论（误差分析）,（,1,）定量分析（不确定度、百分误差等）。,（,2,）定性分析讨论（包括本实验的误差来源及其减小方法等）。,注意：,（,1,）原始数据：实验时，一周次所有实验的原始数据记录表格及相应的实验参数（如波,长，,B,和,I,M,的关系值）统一写在实验报告纸的,最后一页。,光波,分波面法,分振幅法,获得相干光的两类典型方法,光的干涉,等倾干涉,等厚干涉,空气薄膜形状的影响,光源形状的影响,非定域干涉,定域干涉,迈克尔干涉仪补偿板的作用是什么？,对于白光干涉，补偿板是必须的，否则每种波长的光程差都不一样，条纹重叠的结果就是根本看不到任何干涉条纹。,起到一个光程补偿的作用。如果光源是单色光，这种补偿并非必要，因为光束,1,（往上的那束光）经过分光镜所增加的光程，完全可以由光束,2,（往右的那束光）在空气中的行程来补偿。但是对于白光光源，因为玻璃有色散，不同波长的光有不同的折射率，通过玻璃板时所增加的光程不同，无法用空气中的行程补偿，因而观察白光条纹时，补偿板不可缺少。,通常迈克尔干涉仪光路中都有一块平行于分光镜,G,的用于光程补偿的玻璃板，如果没有使用，对测量结果有无影响？,这个看你用什么光测，对于单色光测量，补偿板可以不要。那部分光程差可以从其它部分补上，测量结果的绝对值改变了，相对值没有任何变化。而测量中我们实际更关注的是相对值，而不是绝对值，所有对于测纳光波长这样的实验，补偿板可以不要。但是对于白光干涉，补偿板是必须的，否则每种波长的光程差都不一样，条纹重叠的结果就是根本看不到任何干涉条纹。,