現(xiàn)代光學(xué)基礎(chǔ)課件：光的干涉1_8邁克爾遜干涉儀

1、第1章 光的干涉 （Interference of light）,1.8 邁克爾遜干涉儀 Mechelson Interferometer,邁克爾遜干涉儀(A.A.Michelson 美籍德國人）-1881-“以太”- 光速與參照系無關(guān)，狹義相對論的1907 諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。,干涉儀照片,M1與M2形成厚度 均勻的空氣薄膜 等傾干涉,而且沒有額外光程差,相長,相消,當(dāng),（1）點(diǎn)光源產(chǎn)生的非定域干涉花樣,當(dāng)用點(diǎn)光源照射時(shí)M1與M2平行，不使用透鏡，將光屏放在兩光束交疊的區(qū)域，可以看到同心圓環(huán)，屬于非定域干涉。相當(dāng)于M1與M2將點(diǎn)光源S成虛像S1與S2,如圖：,干涉條紋似由S1與S2發(fā)出的光產(chǎn)生干

2、涉而形成的。圓心在S1與S2的連線上，若圓心不在觀察屏中央，可調(diào)節(jié)M1下方的微調(diào)螺釘，使圓環(huán)的中心處于光屏中央。,二.干涉條紋的特征,對于圓心處，入射角i =0,光程差為：,d0 每減少/2：,視場中心內(nèi)陷一個(gè)條紋，視場內(nèi)條紋向中心收縮，條紋變稀疏,d0 每增加/2：,視場中心外冒一個(gè)條紋，視場內(nèi)條紋向外擴(kuò)張，條紋略變稠密,(2) 等傾圓條紋,由薄膜干涉極大光程差公式,式中：d=常數(shù),因此可簡化為,平面鏡反射，無附加光程差,(3) 等傾圓條紋的變化,屏幕中心滿足,d 每減少/2：,視場中心內(nèi)陷一個(gè)條紋，視場內(nèi)條紋向中心收縮，條紋變稀疏,d 每增加/2：,視場中心冒出一個(gè)條紋，視場內(nèi)條紋向外擴(kuò)張

3、，條紋略變稠密,(4) 等厚干涉條紋,若 12 不平行,則d不是常數(shù)若d大時(shí),由于使用的擴(kuò)展光源,空間相干性極差, 干涉消失.調(diào)小d, 出現(xiàn)凸向空氣膜薄邊的、弧狀的混合型干涉條紋 .再調(diào)小 d , 使得12 相交,這時(shí)出現(xiàn)等厚直條紋.,若用白光做光源,在12 的相交處 ,兩光等光程, 即干涉儀兩臂等光程 ,不論哪種波長,交點(diǎn)處都是等光程點(diǎn) .因此該處是白光條紋 .用邁克耳孫干涉儀做精密測量時(shí),白光條紋常用來確定等光程點(diǎn)的位置,(5) 白光干涉條紋,1.8.2 邁克爾干涉儀的應(yīng)用,最先以光的波長為單位測定了國際標(biāo)準(zhǔn)米尺的長度。,首先測定了鎘的紅譜線，測得1m=1553163.5倍紅色鎘光波長。 即紅色鎘光波長為0643.84722nm。,測量光波波長,測折射率 n 或 測插入介質(zhì)的厚度 l 。,光程差的改變量為：,（以波長為尺度，可精確到 ）, 微小位移的測量（機(jī)、光、電相結(jié)合）,光1中插入介質(zhì)，,例題：如圖所示邁克爾遜干涉儀?，F(xiàn)用一單色光照射。如將其反射鏡M1向外平移d1.010-5cm，在現(xiàn)場中觀察到40條明紋移過。求：,（1）入射單色光的波長； （2）若不移動(dòng)平面反射鏡，而在圖中所示位置插入一折射率為n，厚度為d 1.010-4m的透明介質(zhì)片，觀察到200條明紋移過，求此透明介質(zhì)片的折射率n 。,解：（1）M1移動(dòng)d光程差的改變量為：