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1、目 錄引言11光源時(shí)間相干性的概述及其理論分析11.1干涉條紋的對(duì)比度11.2光源單色性21.3時(shí)間相干性22實(shí)驗(yàn)原理32.1光源相干長(zhǎng)度、相干時(shí)間的測(cè)量原理32.2波長(zhǎng)的測(cè)量原理52.3鈉燈D雙線(D1、D2)波長(zhǎng)差的測(cè)量原理63實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與方案73.1各種光源干涉條紋的調(diào)節(jié)及與相干長(zhǎng)度、相干時(shí)間的測(cè)量73.2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及處理10結(jié)束語12參考文獻(xiàn)13英文摘要14致謝14光源時(shí)間相干性的研究物理系0701班 學(xué) 生 梁 勇 指導(dǎo)教師 高 雁摘要:本文介紹了光的時(shí)間相干性概念,利用邁克爾遜干涉儀,對(duì)白光及具有不同譜線寬度光源的干涉現(xiàn)象進(jìn)行觀察對(duì)比,測(cè)量出它們的線寬及相干長(zhǎng)度,對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行分析
2、,得出光源的相干時(shí)間、相干長(zhǎng)度與干涉條紋清晰度關(guān)系的一般性結(jié)論。加深對(duì)光源時(shí)間相干性的理解。關(guān)鍵詞:對(duì)比度;光強(qiáng);相干時(shí)間;相干長(zhǎng)度 引言雖然光學(xué)是物理學(xué)中最古老的一門基礎(chǔ)學(xué)科,但是在當(dāng)前科學(xué)研究中依然活躍,具有很強(qiáng)的生命力和研究?jī)r(jià)值。從十七世紀(jì)開始,人們發(fā)現(xiàn)彩色的干涉條紋并開始對(duì)其進(jìn)行觀察研究,一直以來以光的直線傳播觀念為基礎(chǔ)的光的本性理論動(dòng)搖了,從此開始進(jìn)入了光的波動(dòng)理論的萌芽期。十九世紀(jì)初,波動(dòng)光學(xué)初步形成,產(chǎn)生了很多一系列的干涉方面的理論,光源的時(shí)間相干性概念也就是此刻被提出并引入了干涉理論當(dāng)中去的。光源的時(shí)間相干性是掌握光的干涉和衍射現(xiàn)象的一個(gè)很重要的方面,它用相干長(zhǎng)度和相干時(shí)間來表
3、示。光源時(shí)間相干性主要是與干涉現(xiàn)象中條紋的清晰度有著很大的關(guān)聯(lián),知道了它們之間內(nèi)在的影響關(guān)系之后,就可以很容易的,通過改變某些條件來得到清晰的對(duì)比度較好的條紋,從而便于我們觀察,加深認(rèn)識(shí),也更容易對(duì)波動(dòng)光學(xué)理論的基礎(chǔ)進(jìn)行理解跟掌握。在當(dāng)今,社會(huì)生活中的很多方面都與光的時(shí)間相干性有著緊密的聯(lián)系,在光的時(shí)間相干性的基礎(chǔ)上運(yùn)用光的干涉進(jìn)行精度的評(píng)估,如長(zhǎng)度的精密測(cè)量,及檢驗(yàn)工件表面的差異等。1光源時(shí)間相干性的概述及其理論分析1.1干涉條紋的對(duì)比度 (1.1)式(1.1)中,分別表示觀察點(diǎn)附近的極大,極小光強(qiáng)。當(dāng)暗條紋全黑時(shí),也就是時(shí),此時(shí)條紋的反差最大,干涉條紋最清晰;當(dāng)時(shí),此時(shí)條紋模糊,甚至不可辨
4、認(rèn),看不到干涉條紋。一般的,總是在之間。關(guān)于干涉條紋的對(duì)比度,影響因素有很多,主要因素有產(chǎn)生干涉的兩束光的光強(qiáng)比、光源的大小以及光源單色性的好壞等,本論文就是主要研究光源時(shí)間相干性與光源單色性的關(guān)系,討論其對(duì)干涉條紋對(duì)比度的影響。1.2光源單色性一般使用的單色光源其實(shí)并不是單一頻率的理想光源,它的光譜線總是有一定的寬度的,如圖1.1所示,顯示的是一個(gè)中心波長(zhǎng)為,線寬為的波長(zhǎng)分布。由于在這一波長(zhǎng)分布范圍內(nèi)的每一波長(zhǎng)的光均會(huì)形成各自的一組干涉條紋,而且各組干涉條紋除零級(jí)條紋完全重合外,其他各級(jí)條紋互相間均有一定的位移。這樣各組條紋的非相干疊加的結(jié)果就會(huì)使條紋的可見度下降。 圖1.1 非理想單色光源
5、的波長(zhǎng)分布只有在光源單色性好,也就是線寬較小時(shí),產(chǎn)生的各組干涉條紋相互各級(jí)之間的位移才會(huì)減小,對(duì)條紋對(duì)比度的影響也就降低了。1.3時(shí)間相干性所有的光源所發(fā)射的光波只有在有限的空間范圍內(nèi)并且在一定的時(shí)間內(nèi)才可以看做是穩(wěn)定的,也就是說光源向外發(fā)射的波列都是有限長(zhǎng)的,而波列的長(zhǎng)度是由原子發(fā)光的持續(xù)時(shí)間和傳播速度確定的。圖1.2是楊氏干涉實(shí)驗(yàn)。圖1.2楊氏干涉實(shí)驗(yàn)1為一點(diǎn)光源,為在某一時(shí)刻發(fā)射的一列光波,這一列光波被楊氏干涉裝置分成了、兩個(gè)波列,這兩個(gè)波列沿不同路徑、傳播后,又重新相遇。由于這兩列波是從同一波列分割出來的,所以它們具有完全相同的頻率和一定的相位關(guān)系,可以發(fā)生干涉,并能觀察到干涉條紋。如
6、果兩路的光程差太大,和到考察點(diǎn)的光程差大于波列的長(zhǎng)度,使得當(dāng)波列剛到達(dá)點(diǎn)時(shí),波列已經(jīng)過去了,兩列波不能相遇,無法發(fā)生干涉,而此時(shí)另一發(fā)光時(shí)刻發(fā)出的波列經(jīng)分割后的波列剛好和相遇并疊加,但由于波列和無固定的相位關(guān)系,因此與在考察點(diǎn)無法發(fā)生干涉。所以干涉的必要條件是兩光波在相遇點(diǎn)的光程差小于波列的長(zhǎng)度。經(jīng)過上述的討論可知,波列的長(zhǎng)度至少應(yīng)等于最大光程差。1而光源的相干長(zhǎng)度就是定義為同一光源分出的兩束光能夠相干的最大光程差,即 (1.2)相干時(shí)間則是定義為波列長(zhǎng)度(也就是相干長(zhǎng)度)通過考察點(diǎn)所需的時(shí)間,即 (1.3)式中為光速,對(duì)于確定的某一點(diǎn),若前后兩個(gè)時(shí)刻傳來的光波屬于同一波列,則它們是相干光波,
7、稱該光波場(chǎng)具有時(shí)間相干性,否則為非相干光波。光源的時(shí)間相干性就是用相干長(zhǎng)度、相干時(shí)間這兩個(gè)量才表述的,研究表明,光源的相干長(zhǎng)度越長(zhǎng),它的相干時(shí)間就越長(zhǎng),光源的時(shí)間相干性就越好,此時(shí)的單色性也越好。產(chǎn)生的干涉條紋就越清晰,對(duì)比度就高,反之亦然。2實(shí)驗(yàn)原理2.1光源相干長(zhǎng)度、相干時(shí)間的測(cè)量原理圖2.1 邁克爾遜干涉儀原理圖2現(xiàn)考慮一個(gè)有一定譜線分布寬度的光源,其波長(zhǎng)分布于與之間,作用于邁克爾遜干涉儀,如圖2.1。光源發(fā)出的光束經(jīng)的半透半反射膜分成振幅幾乎相等的兩束光和,光束經(jīng)反射后透過,到達(dá)觀察點(diǎn);光束經(jīng)反射后再經(jīng)的后表面反射后也到達(dá)觀察點(diǎn),兩束光匯合后進(jìn)行觀察。設(shè)兩束光匯聚后的光程差為。開始時(shí),
8、干涉條紋非常清晰,隨著的移動(dòng),逐漸增大,干涉條紋漸漸變得模糊;當(dāng)波長(zhǎng)為的第級(jí)與波長(zhǎng)為的第級(jí)條紋重合時(shí),條紋的可見度降為零,此時(shí)無法觀察到條紋,如圖2.2()所示的是總的干涉條紋的光強(qiáng)分布,2.2()表示在到之間各種波長(zhǎng)的光的干涉條紋的光強(qiáng)分布隨光程差的變化。 ()總的干涉條紋的光強(qiáng)分布 圖2.2() 波長(zhǎng)為和的光的干涉條紋的光強(qiáng)分布當(dāng)波長(zhǎng)為的第級(jí)與波長(zhǎng)為的第級(jí)條紋重合時(shí),有 (2.1)由此得干涉條紋的可見度降為零時(shí)的干涉級(jí)為 (2.2)與該干涉級(jí)對(duì)應(yīng)的光程差為實(shí)現(xiàn)相干的最大光程差,即 (2.3)式中考慮到了,而就是相干長(zhǎng)度。即相干長(zhǎng)度 (2.4)從上式中可以看出,光源的相干長(zhǎng)度反映了光源的單色
9、性的好壞,它是與光源的譜線寬度成反比的,光源的單色性越好,光源的譜線寬度就越小,光源的相干長(zhǎng)度就越長(zhǎng)。研究中,要測(cè)相干長(zhǎng)度時(shí),從其定義出發(fā),只要測(cè)量出實(shí)現(xiàn)相干的最大光程差,即干涉條紋可見度降為零時(shí)所達(dá)到的光程差,就可知道其相干長(zhǎng)度。由上面的干涉原理可以知道,在中心處和反射的兩束光的光程差為 (2.5) 式中為與的間距。所以干涉條紋可見度為零時(shí),最大光程差,相干長(zhǎng)度 (2.6)對(duì)于白光,由于其干涉級(jí)數(shù)較少,我們可以通過測(cè)得能夠分辨的條紋最高級(jí)次算出相干長(zhǎng)度。用白光等厚條紋的特點(diǎn)確定其零級(jí)條紋,然后平移反射鏡,增大空氣薄板厚度,于是原零級(jí)條紋所在的位置依次由一級(jí)、二級(jí)諸條紋取代。設(shè)級(jí)條紋在該位置出
10、現(xiàn)時(shí),條紋開始不能分辨,則即為能夠分辨的最高干涉級(jí)。若譜線波長(zhǎng)為,則其相干長(zhǎng)度即為: (2.7)相干時(shí)間通過定義,在測(cè)出相干長(zhǎng)度的基礎(chǔ)上利用公式即可求得。2.2波長(zhǎng)的測(cè)量原理由前面的干涉原理已經(jīng)知道,從和反射的兩束光的光程差為 (2.8)式中為光在上的入射角。當(dāng)為某一常量時(shí),兩束光的光程差完全由傾角來確定,其干涉條紋是一系列與不同傾角相對(duì)應(yīng)的同心圓形條紋。其中亮條紋與暗條紋所滿足的條件 亮條紋 (2.9) 暗條紋(10) 當(dāng)時(shí),光程差,對(duì)應(yīng)的中心處垂直于兩鏡面的兩束光就具有最大的光程差。因而中心條紋的干涉級(jí)次是最高的,偏離中心處,條紋級(jí)次越來越低。當(dāng)與的間距改變時(shí),干涉條紋的疏密就會(huì)受影響而發(fā)
11、生變化。以某級(jí)條紋為例,當(dāng)增大時(shí),為了滿足的條件,必須要減小,所以角必須增大,此時(shí)第級(jí)條紋的位置必然向外移動(dòng),于是在處,就可觀察到條紋會(huì)不斷向外擴(kuò)張,條紋也逐漸變密變細(xì);而當(dāng)減小時(shí),條紋又會(huì)不斷的向里收縮,條紋逐漸變疏變粗。到達(dá)等光程位置時(shí),即與重疊時(shí),干涉條紋達(dá)到最大最粗。因而,當(dāng)增加時(shí),中心處就有一個(gè)條紋冒出來,當(dāng)減小時(shí),就有一個(gè)條紋陷進(jìn)去。轉(zhuǎn)動(dòng)微動(dòng)手輪,緩慢移動(dòng)鏡,使視場(chǎng)中心有N個(gè)條紋冒出來或縮進(jìn)去,就可判斷出動(dòng)鏡移動(dòng)的距離 (2.11)從而就可求出所用光源的波長(zhǎng) (2.12)2.3鈉燈D雙線(D1、D2)波長(zhǎng)差的測(cè)量原理鈉黃光是由中心波長(zhǎng)為和的雙線所組成的,其波長(zhǎng)差為,對(duì)每一條譜線又有
12、一定的寬度,如圖2.3所示。由于雙線波長(zhǎng)差與中心波長(zhǎng)相比甚小,也稱之為準(zhǔn)單色線。 圖2.3 雙線波長(zhǎng)差7 用這種光源照明邁克爾遜干涉儀,它們將各自產(chǎn)生一套干涉圖。干涉場(chǎng)中的強(qiáng)度分布則是由這兩組干涉條紋的非相干疊加得到的,由于和有著微小的差異,對(duì)應(yīng)的亮環(huán)的位置和對(duì)應(yīng)的的亮環(huán)的位置,都將隨的變化而呈周期相的重合和錯(cuò)開。因此在轉(zhuǎn)動(dòng)手輪使變化時(shí),視場(chǎng)中所見疊加后的干涉條紋出現(xiàn)交替 “清晰”和“模糊甚至消失”的現(xiàn)象。設(shè)在值為時(shí),和均為亮條紋,此時(shí)對(duì)比度最佳,有 ,(和為整數(shù)) (2.13) 如果,當(dāng)值增加到時(shí),如果滿足 ,(為整數(shù)) (2.14) 此時(shí)對(duì)是亮條紋,對(duì)則是暗條紋,對(duì)比度最差,甚至可能分不清
13、條紋。從對(duì)比度最佳到最差,移動(dòng)的距離為 (2.15) 由和,消去可得兩波長(zhǎng)差為 (2.16) 式中為、的平均值。 由于對(duì)比度最差時(shí),的位置對(duì)稱地分布在對(duì)比度最佳位置的兩側(cè)的,所以相鄰對(duì)比度最差的移動(dòng)距離與的關(guān)系為 (2.17)由此可見,只要測(cè)出,就可求出鈉光燈雙黃線的波長(zhǎng)差。73實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與方案3.1各種光源干涉條紋的調(diào)節(jié)及與相干長(zhǎng)度、相干時(shí)間的測(cè)量3.1.1觀測(cè)白光的相干長(zhǎng)度 首先對(duì)邁克爾遜干涉儀進(jìn)行水平的調(diào)整,然后對(duì)讀數(shù)表也進(jìn)行調(diào)零,讀數(shù)表調(diào)零的方法是:將微動(dòng)手輪先順時(shí)針(或逆時(shí)針)轉(zhuǎn)至零點(diǎn)后以同樣的方向轉(zhuǎn)動(dòng)粗動(dòng)手輪,使粗動(dòng)手輪的指針對(duì)齊任意一刻度線即可,過程中要注意兩個(gè)手輪的旋轉(zhuǎn)方向一定是
14、一致的。9打開激光器,讓激光光束大致垂直于固定反射鏡的鏡面,調(diào)節(jié)激光器高低左右,使發(fā)出的激光光束按原路反射回去。旋轉(zhuǎn)粗動(dòng)手輪,使和至分光板的鍍膜面的距離大致相等,此時(shí)可以在觀察屏上看到分別由和反射到屏的兩排光點(diǎn),每排四個(gè)光點(diǎn),期中中間有兩個(gè)較亮,旁邊兩個(gè)較暗。調(diào)節(jié)背面的三個(gè)螺釘改變和的相對(duì)位置,使兩排中的兩個(gè)最亮的光點(diǎn)重合在一起。這個(gè)時(shí)候觀察屏上就會(huì)出現(xiàn)干涉條紋。然后細(xì)致緩慢的調(diào)節(jié)下方的水平、垂直兩個(gè)微調(diào)拉簧螺絲,使干涉條紋中心僅隨人眼睛左右上下的移動(dòng)而移動(dòng),而不會(huì)發(fā)生條紋的“涌出”或“陷入”現(xiàn)象,即是嚴(yán)格的等傾干涉,此時(shí)和大致垂直。調(diào)節(jié)粗動(dòng)手輪或微動(dòng)手輪,使逐漸減小,經(jīng)過反復(fù)調(diào)節(jié),當(dāng)視野中只
15、剩下2-3條條紋時(shí),再調(diào)節(jié)水平拉橫螺絲,使圓形條紋變成弧形,細(xì)心調(diào)節(jié)手輪使弧形條紋變得越來越直,并且有向相反方向彎曲的趨勢(shì)時(shí)停止,此時(shí)的光程差為零。將光源換成白光,去掉玻璃屏直接觀察,緩緩轉(zhuǎn)動(dòng)微動(dòng)手輪,仔細(xì)觀察,在某一位置就會(huì)觀察到一組彩色條紋,即白光的等厚干涉條紋。10 觀察白光等厚干涉條紋,記下所能觀察到的條紋級(jí)數(shù);讓白光經(jīng)黃玻璃濾光后,記下能看到的干涉條紋級(jí)數(shù),白光經(jīng)干涉濾光片(中心波長(zhǎng)為,通帶半寬度為)后,同樣記下能看到的干涉條紋級(jí)數(shù)。處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),用公式估計(jì)各自的相干長(zhǎng)度,并計(jì)算出它們的相干時(shí)間。測(cè)量汞燈綠線的相干長(zhǎng)度,確定其譜線寬度,相干時(shí)間將光源換成低壓汞燈,并在低壓汞燈前放一綠
16、玻璃濾光片(其中心波長(zhǎng)與汞燈綠譜線相同),并在綠玻璃濾光片上畫兩個(gè)叉點(diǎn),調(diào)節(jié)光源的高度,使汞燈所發(fā)出的光束射在固定反射鏡的中央,去掉觀察屏,直接對(duì)可動(dòng)反射鏡進(jìn)行觀察,可以看到兩豎列叉點(diǎn),每列兩個(gè),調(diào)節(jié)背面的三個(gè)螺釘改變和的相對(duì)位置,使兩列叉點(diǎn)重合在一起,這個(gè)時(shí)候觀察屏上就會(huì)出現(xiàn)干涉條紋。轉(zhuǎn)動(dòng)粗動(dòng)與微調(diào)手輪,找到干涉條紋的對(duì)比度最佳位置,此時(shí)的與大約重合,干涉條紋達(dá)到最大最粗,記錄的位置。然后移動(dòng),直至干涉條紋變?yōu)閹缀跸?,再次記錄的位置,這時(shí)變化的光程差即為相干長(zhǎng)度。處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),計(jì)算相干長(zhǎng)度。并確定其譜線寬度,相干時(shí)間。11測(cè)量鈉光平均波長(zhǎng),雙線波長(zhǎng)差,相干長(zhǎng)度及相干時(shí)間 將鈉燈作為光源,用
17、一白紙罩在鈉燈上,并在白紙上兩個(gè)叉點(diǎn),調(diào)節(jié)光源的高度,使鈉光透過白紙及上面的兩個(gè)叉點(diǎn)射在的中央,去掉觀察屏,直接看可動(dòng)反射鏡,可以看到兩豎列叉點(diǎn),每列兩個(gè),調(diào)節(jié)背面的三個(gè)螺釘改變和的相對(duì)位置,使兩列叉點(diǎn)重合在一起,這個(gè)時(shí)候觀察屏上就會(huì)出現(xiàn)干涉條紋。旋轉(zhuǎn)粗動(dòng)手輪,使移動(dòng),觀察條紋的變化,從條紋的“涌出”或“陷入”判斷的變化,猜測(cè)的取值大小與條紋粗細(xì)、疏密的關(guān)系。 當(dāng)中出現(xiàn)清晰的,對(duì)比度較好的干涉圓環(huán)時(shí),再慢慢地轉(zhuǎn)動(dòng)微動(dòng)手輪??梢杂^察到視場(chǎng)中心條紋向外一個(gè)一個(gè)涌出,(或者向內(nèi)陷入中心)。開始計(jì)數(shù)時(shí),記錄鏡的位置(兩讀數(shù)轉(zhuǎn)盤讀數(shù)相加),繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)微動(dòng)手輪,數(shù)到條紋從中心向外涌出或陷入50個(gè)時(shí),停止轉(zhuǎn)動(dòng)
18、微動(dòng)手輪,再記錄鏡的位置的,繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)微動(dòng)手輪,條紋從中心向外涌出(或陷入)每50個(gè)記錄鏡的位置,共測(cè)量400500個(gè)條紋移動(dòng)。 處理數(shù)據(jù),利用公式算出鈉光光波的波長(zhǎng)并求其平均值,計(jì)算出不確定度,與公認(rèn)值比較。光源依舊是鈉燈,調(diào)節(jié)邁克爾遜干涉儀觀察等傾干涉條紋。轉(zhuǎn)動(dòng)粗動(dòng)手輪與微動(dòng)手輪移動(dòng),使干涉條紋的可見度最小,記錄的位置為,沿原方向繼續(xù)移動(dòng),直到干涉條紋對(duì)比度又為最小,記錄的位置,則。由于鈉光中心波藏、的差很小,對(duì)比度最差時(shí)所在的位置在其附近較大范圍內(nèi)對(duì)比度都很差,即模糊區(qū)很寬,所以在確定對(duì)比度最差的位置有很大的隨機(jī)誤差。實(shí)驗(yàn)中可以調(diào)節(jié)粗動(dòng)手輪(精度0.01)去測(cè),測(cè)出10個(gè)模糊區(qū)的間距去計(jì)算
19、的平均值以解小誤差,然后通過公式(2.17)便可計(jì)算出鈉光的雙線波長(zhǎng)差。對(duì)于鈉光的相干長(zhǎng)度與汞燈的相干長(zhǎng)度的測(cè)量方法一樣。轉(zhuǎn)動(dòng)粗動(dòng)與微調(diào)手輪,找到干涉條紋的對(duì)比度最佳位置,此時(shí)的與大約重合,干涉條紋達(dá)到最大最粗,記錄的位置,然后移動(dòng),直至干涉條紋變?yōu)閹缀跸?,記錄的位置,這時(shí)變化的光程差即為相干長(zhǎng)度。 處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),計(jì)算相干長(zhǎng)度。再由已求得的相干長(zhǎng)度,利用公式計(jì)算出其單譜線寬度。3.2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及處理表3.1 白光及幾種色光的相干長(zhǎng)度的測(cè)量白光等厚干涉條紋白光經(jīng)黃玻璃濾光后白光經(jīng)干涉濾波片后干涉條紋級(jí)數(shù)42824波長(zhǎng)()相干長(zhǎng)度()相干時(shí)間()表3.2 低壓汞燈綠線相干長(zhǎng)度的測(cè)量低壓汞燈對(duì)比
20、度最大與大約重合時(shí)所在的位置31.27498條紋模糊不見時(shí)所在位置34.479403.20442波長(zhǎng)546相干長(zhǎng)度6.40884譜線寬度0.047相干時(shí)間表3.3 鈉光平均波長(zhǎng) 測(cè)量干涉條紋涌出(陷入)環(huán)數(shù)()0100200300400位置讀33.6054533.6054133.6349233.6644233.69386干涉條紋涌出(陷入)環(huán)數(shù)()50150250350450位置讀33.5907133.6201633.6496833.6791333.70858環(huán)數(shù)差50505050500.014740.01475 0.014750.014760.01471 0.014710.01472 0.0
21、925的平均值 表3.4鈉光雙線波長(zhǎng)差的測(cè)定對(duì)比度最差的次數(shù)135位置讀數(shù)33.8028934.3746534.94615對(duì)比度最差的次數(shù)246位置讀數(shù)34.0883434.6598835.23259,表3.5 鈉光相干長(zhǎng)度測(cè)量鈉光對(duì)比度最大與大約重合時(shí)所在的位置31.27498條紋模糊不見時(shí)所在位置61.1810529.90607波長(zhǎng)546相干長(zhǎng)度5.98121譜線寬度相干時(shí)間誤差分析: 在測(cè)量的過程中,由于各種因素的影響使得測(cè)量存在一定的誤差。首先是儀器本身存在系統(tǒng)誤差,沒有達(dá)到理想狀態(tài)的水平,讀數(shù)表沒有完全調(diào)零,在數(shù)條紋級(jí)數(shù)時(shí),由于條紋隨著的變化將變模糊,就會(huì)有人為因素的誤差,還有對(duì)桌面
22、的碰觸以及周圍說話聲等大一點(diǎn)的動(dòng)靜使的邁克爾遜干涉儀震動(dòng),也會(huì)產(chǎn)生誤差。干涉條紋過細(xì),直接影響讀數(shù)的精確性,平面鏡和間形成的空氣薄膜厚度過大,形成的干涉條紋過密。以及,兩個(gè)反射鏡不嚴(yán)格垂直引入誤差,影響干涉條紋的正確判斷,反射鏡鏡面和沒有嚴(yán)格平行,形成的干涉條紋也就不是嚴(yán)格的等傾干涉,而是等厚干涉,而且不是同心圓環(huán)。當(dāng)不是等傾干涉條紋的時(shí)候,運(yùn)用以上公式計(jì)算的時(shí)候也會(huì)對(duì)波長(zhǎng)產(chǎn)生誤差。對(duì)比度最差位置附近較大范圍的對(duì)比度都很差,模糊區(qū)很寬,所以在確定對(duì)比度最差的位置時(shí)有很大的隨機(jī)誤差。結(jié)束語 平時(shí)所見的光源所發(fā)出的單色光并非嚴(yán)格單色,而是圍繞通常所說的單色波長(zhǎng)有一個(gè)譜線的寬度,這將會(huì)影響干涉條紋的
23、可見度,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,相干長(zhǎng)度與光源的譜線寬度成反比,也就是光源的單色性好,光源的譜線寬度就小,相干長(zhǎng)度就長(zhǎng),相干時(shí)間則是光通過相干長(zhǎng)度所用的時(shí)間,光的單色性高,其時(shí)間相干性就好,我們就可以觀察到干涉級(jí)較高的條紋。參考文獻(xiàn)1姚啟均.光學(xué)教程M.北京:高等教育出版社,2008:72-78.2刁訓(xùn)剛, 趙瑩, 蔡向華, 王惠棣.邁克耳遜干涉儀實(shí)驗(yàn)中的等傾與等厚干涉J. 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn), 2003, 16(03):33-35.3 趙存虎.關(guān)于光的時(shí)間相干性的討論J.內(nèi)蒙古師范大學(xué)學(xué)報(bào)(教育科學(xué)版),2001, 14(04):50-52.4 江俊輝.光程差與干涉級(jí)J. 西昌農(nóng)業(yè)高等??茖W(xué)校學(xué)報(bào), 199
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