光學(xué)課件第一章15邁克爾遜干涉儀.ppt_第1頁
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文檔簡介

1、1.9邁克爾遜干涉儀,1。干涉儀的結(jié)構(gòu)和原理。干涉條紋的特征,1。邁克爾遜是工作狂,18521931德裔美國人,因創(chuàng)造了研究光譜學(xué)和計量學(xué)以及精確測量光速的精密光學(xué)儀器而獲1907年諾貝爾物理學(xué)獎。2、B:分束器(分束器);C:補(bǔ)償器(補(bǔ)償器);M1、M2:鏡(鏡)、邁克爾遜干涉儀、3、M2、a1、a1、a2、a2、半透明和半反射膜、補(bǔ)償板、鏡子、鏡子、光源、觀察裝置、4、2、工作原理、5、邁克爾遜等傾干涉、6、邁克爾遜等厚干涉、7、3、光程差計算,M2M1是虛擬薄膜,n1=n2=1,光束a2和a1沒有半波損耗,入射角i1等于反射角i2,4、極端條件、建設(shè)性當(dāng)D增加/2時,一個條紋出現(xiàn)在視場中

2、心之外,視場中的條紋向外擴(kuò)展。9、5 43 21。根據(jù)出現(xiàn)的條紋數(shù)量,可以測量微小長度的變化。10,(4)等厚干涉條紋,如果12不平行,那么D不是常數(shù)。如果D很大,由于使用了擴(kuò)展光源,空間相干性非常差,并且干涉消失。向下轉(zhuǎn)動D,使12相交,然后出現(xiàn)等厚的直條紋。如果使用白光作為光源,在12的交點處,兩個光具有相等的光路,即干涉儀臂具有相等的光路,無論波長如何,交點都是相等的光路點。因此,有白光條紋。當(dāng)邁克爾遜干涉儀用于精密測量時,通常用白光條紋來確定等光程點的位置。11.應(yīng)用:測量折射率:測量微小位移,將待測介質(zhì)插入光路a2,產(chǎn)生額外的光程差,從而測量折射率n。以波長為標(biāo)尺,可以準(zhǔn)確的得出,如

3、果n條條紋相應(yīng)移動,應(yīng)注意光穿過介質(zhì)兩次。12.當(dāng)邁克爾遜M1干涉儀的反射鏡移動0.25毫米時,移動的條紋數(shù)是909。讓光垂直入射,并計算所用光源的波長。的解是2h=j 2h=j,因為I2=0-公式為:2(h- h)=(j- j),即2h=j=2h/j=20.2510-3m/909=550 nm,13,條紋稀疏而密集,中心點是暗圖案的中心。與平板玻璃形成薄空氣間隙的光垂直進(jìn)入透鏡平面,形成同心圓形干涉條紋。14、亮條紋中心符合要求,暗條紋中心符合要求。根據(jù)幾何關(guān)系,D很小,省略d2,15,亮條紋的半徑為33,360,暗條紋的半徑為33,360。牛頓環(huán)干涉條紋的中心是暗條紋,邊緣水平高。光源是中

4、心水平的低白光。將D代入明暗條紋光程差公式,得到條紋半徑,分別為16和17。作為一個例子,已知的是:用紫光照射,借助于低功率測量顯微鏡從中心到外部測量第J個亮環(huán)的半徑,并且從第J個亮環(huán)開始的第16個亮環(huán)半徑平凸透鏡的曲率半徑為R=2.50m米,并且計算紫光的波長。解決方法:根據(jù)開環(huán)半徑公式:18,1.10法布里-珀羅干涉儀,1。結(jié)構(gòu)和原理(當(dāng)D固定時為法布里-珀羅標(biāo)準(zhǔn)具),兩塊平板玻璃的內(nèi)表面涂有高反射膜,外表面略厚。當(dāng)R很大時,當(dāng)R很大時,它們的強(qiáng)度相差很小,形成多光束干發(fā)射、21、和復(fù)振幅3360波的復(fù)雜表示。在研究單色簡諧波的波函數(shù)時,每個場點的復(fù)函數(shù)中的時間相位因子是相同的,因此可以分

5、開。因此,當(dāng)考慮單色波的疊加時,復(fù)波函數(shù)是相同的,所以可以提出;復(fù)波函數(shù)滿足與波函數(shù)相同的波動方程,復(fù)描述和實描述是等價的;復(fù)振幅操作簡單;實波函數(shù)很容易從復(fù)振幅得到。復(fù)振幅,介紹復(fù)振幅的含義:,24,25,26,27,(3)光強(qiáng)分布曲線,28。由于能量守恒,它是入射光強(qiáng)度,其中,(2)反射光強(qiáng)度1R,29,并且圖中示出了示例1中用于精確測量長度變化的儀器。a和b之間有空氣(a和b之間的接觸如圖所示)。一個固定在框架的邊緣。當(dāng)溫度變化時,c膨脹和收縮。用波長為:(1)的光垂直照射,當(dāng)你在反射光中觀察時,如果你看到牛頓環(huán)條紋向中心移動,問金屬柱C的長度是增加還是縮短。(2)如果觀察到10條明亮的

6、條紋向中心移動并收縮和消失,那么C的長度改變了多少個波長?例2如圖所示,兩塊平行的玻璃在一端相交,金屬和細(xì)絲夾在另一端。當(dāng)波長為600納米的單色光垂直入射時,當(dāng)燈絲在頂部移動時,發(fā)現(xiàn)干涉條紋在方向上移動,并且在離點處。2 A之間的距離改變了多少?1.光的電磁理論光是某一波段的電磁波,它的速度就是電磁波的傳播速度。光波中的振動矢量通常指電場強(qiáng)度??梢姽鈨H占電磁光譜的一小部分,其波長在390760納米的狹窄范圍內(nèi)。光強(qiáng):1=A2。2.光的相干條件:相同的頻率、相同的振動方向和恒定的相位差。33,小結(jié),相位差和光程差:光程差:相位差:34,小結(jié),4,干涉分類:5,干涉圖樣形成:(1)干涉相長:(2)

7、干涉消除:35,小結(jié),6,干涉條紋可見度:7。,36,小結(jié),8。楊氏雙縫:9。等傾干涉:37,小結(jié),10。等厚干涉:38,小結(jié),11。邁克爾遜干涉儀:12。切菜提示:13。牛頓環(huán):39。光的相干條件是什么?光的干涉有哪些類型?什么是“光路”?什么是“相互干涉”?什么是“干擾消除”?在楊氏雙縫干涉實驗中,如何確定明暗條紋的位置和間距?影響干涉條紋可見度的主要因素是什么?計算干涉條紋可見度的常用公式是什么?光源的非單色性對干涉條紋有什么影響?光源的線性度對干涉條紋有什么影響?在什么情況下,什么樣的光有半波損失?什么是“等傾干涉”?什么是“等厚干涉”?邁克爾遜干涉儀的基本原理和主要計算公式是什么?干

8、涉現(xiàn)象的重要應(yīng)用是什么?你對“乳溝”了解多少?你對牛頓環(huán)了解多少?1.對楊氏雙孔干涉裝置做以下單個改變,屏幕上干涉條紋的變化是什么?(1)減小兩個孔之間的距離d;(2)使屏幕遠(yuǎn)離雙孔屏幕;(3)將鈉燈改為氦氖激光器;(4)單孔s沿軸向更靠近雙孔篩;(5)將整個裝置浸入水中;(6)使單孔s沿橫向有一個小的位移;(7)使雙孔篩沿橫向做小位移;(8)擴(kuò)大單孔;(9)將其中一個雙孔的直徑增加到原來的兩倍,即43,1?;卮穑?(1)條紋間距變寬,零級位置不變,由于干涉孔徑角減小,可見度增加。(2)條紋變寬,零級位置不變,光強(qiáng)減弱。(3)條紋變寬,零級位置不變,黃色條紋變?yōu)榧t色,但可見度隨著干涉孔徑角的增大而降低。(5)條紋間距為原來的3/4,可見度隨波長的減小而減小。(6)整個干涉條紋區(qū)域?qū)⑾乱疲缮鏃l紋間距和可見度將保持不變。(7)整個干涉條紋區(qū)域?qū)⑾蛏弦苿?,但干涉條紋間距和可見度將保持不變。(8)光強(qiáng)將增加,可見度將降低,零級位置將保持不變。干涉條紋間距不變(9)S2孔的面積是S1孔的4倍,表明S2在屏幕上形成振幅為4A的光波,而S1在屏

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