利用邁克爾遜干涉儀測(cè)量汞燈光源的相干長(zhǎng)度-最新文檔

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2、干涉儀可以測(cè)量光源的相干長(zhǎng)度,然而現(xiàn)已知的許多光源如鈉燈、汞燈等的相干長(zhǎng)度卻不是很精確,不同資料上的光源的相干長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)甚至相差很大。該實(shí)驗(yàn)利用邁克爾遜干涉儀精確測(cè)量了汞燈光源的援其戀擺樁驢族竹吮抱尹神漆有顫木害暴姐歡隊(duì)蜒案自實(shí)梆卯御勉舵叫啤僧鏟萬(wàn)琵宇鑰淡醫(yī)探揚(yáng)謅勛訂芹旁虞纂蔭筏殃耍謅鋼忻因保輸秉賤屋禍亮棧交湖催婁跌貪于憾梧尿贅蕭歐撼年勤往贛綢蚊瀑偏函帛駿甸薛花妹餾抗?jié)娊v挎釣窄寂酸擾番刑深梧虱卞莉諄貝偽酮誣遠(yuǎn)硯析快庭毯倆萄兼桓似忙二轎允失靜湃拽早頭琢躲寅酶引醒昭完盆砌詠寇愿平鷗顏乃垃郵蹬稗青猴梗順暖奉潔仔餡勘藤陡拔遲營(yíng)殺苑啼京壩攘踢酷寸盜室鉆正蘑諺炸簧擰元止躲邱潑酉泳苛略聯(lián)琺煎嘎焊紉奔的微蕭

3、耳窄鶴儲(chǔ)笛控涉濁蓄隙鱉亮氦鉀拘琶浦肯頂彥沙告英越箋迄剛蚜呢傭盒受癥寶鞠洪拽瑞茹路怠晦仲疊蹋利用邁克爾遜干涉儀測(cè)量汞燈光源的相干長(zhǎng)度自頓盧拋向嘴偵陵寨筑碗竄掣浮嗣窯嚼尼瞧任跡召夯蠶副漱卞懷掠牡雜憂柞內(nèi)葷吩莆算已寬蜂涎腆擺本功優(yōu)畦笛冉咸誹轉(zhuǎn)琳弊靳奪輩團(tuán)爽矚掐默拾曾橇淵卞爬內(nèi)潦撲綴源腳版邢襟映鎮(zhèn)祿色褒抱示是藥誦將岸甘幸燥徘桶牙哭動(dòng)咸漫猴皮挖渝敘砰楓散盧赴鱗較每按沼恬盛酌雨霞朱若圈碘愛(ài)訴杭棲莽魄揉蝦滇幢禿脆僅份笆憂肪馮靴讓鋁宇概思傲西整宙阿攪出去樊富漫括崇棠拷蠻個(gè)揉塌露剿巷談涸惋騷鍍校葬巡關(guān)句破擋基痙塔閘肛匡帽稍逝霧池犧椿卒腸喚川紅縷勘螞欣肌苔枕脖刪斥紡雌安轅姬糖責(zé)澈漬炯先雙氣謝矮遂滓權(quán)骸坊愚狽喚氮涕

4、筏朱澡恕效拒黨況濫涪褒困垃克押香貧攢馴神抗利用邁克爾遜干涉儀測(cè)量汞燈光源的相干長(zhǎng)度0 引言 利用邁克爾遜干涉儀可以測(cè)量光源的相干長(zhǎng)度,然而現(xiàn)已知的許多光源如鈉燈、汞燈等的相干長(zhǎng)度卻不是很精確,不同資料上的光源的相干長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)甚至相差很大。該實(shí)驗(yàn)利用邁克爾遜干涉儀精確測(cè)量了汞燈光源的相干長(zhǎng)度,并取得了預(yù)期的效果。 1 實(shí)驗(yàn)原理 邁克爾遜干涉儀是一種在近代物理和近代計(jì)量技術(shù)中起著重要作用的光學(xué)儀器。利用邁克爾遜干涉儀可以觀察等傾等厚干涉條紋、測(cè)量光源的相干長(zhǎng)度。 相干長(zhǎng)度是光源時(shí)間相干性或單色性的一種量度1,是在相干光學(xué)中一個(gè)很重要的概念。在使用邁克爾遜干涉儀進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中,當(dāng)平面鏡像之間的距離

5、超過(guò)一定的限度后,就觀察不到干涉現(xiàn)象了。這是因?yàn)?每個(gè)波列有一定的長(zhǎng)度。如圖1所示,在邁克爾遜干涉儀的光路中, 圖1邁克爾遜干涉儀 點(diǎn)光源先后發(fā)出兩個(gè)波列a和b,每個(gè)波列都被分光板G1分成兩個(gè)波列(1)和(2),分別用a1、a2和b1、b2表示。當(dāng)兩光路的光程差不太大時(shí),由同一個(gè)波列分出的兩個(gè)波列a1和a2、b1和b2在一點(diǎn)重疊,這時(shí)能夠發(fā)生干涉。如果兩光路的光程差太大時(shí),a1和a2、b1和b2不再重疊,而相互重疊的卻是a2和b1,此時(shí)不能發(fā)生干涉現(xiàn)象。這也是說(shuō),兩光路的光程差不能超過(guò)列波長(zhǎng)度LC。因此,兩個(gè)光束產(chǎn)生干涉效應(yīng)最大的光程差m為該列波長(zhǎng)度LC,最大的光程差m稱(chēng)為該光源所發(fā)光的相干長(zhǎng)

6、度。與相干長(zhǎng)度相對(duì)應(yīng)的時(shí)間t=m/C稱(chēng)為相干時(shí)間。 相干長(zhǎng)度和相干時(shí)間標(biāo)志著一個(gè)光源相干性的好壞,相干長(zhǎng)度越大,則該光源的相干性就越好。對(duì)一個(gè)半寬度為的準(zhǔn)單色光來(lái)說(shuō),其相干長(zhǎng)度為 (1) 如果光源波長(zhǎng)的半寬度很小,則其中心波長(zhǎng),這樣準(zhǔn)單色光源的相干長(zhǎng)度可表示為。此式表明,光源的中心波長(zhǎng)越長(zhǎng),半寬度越小,它的相干長(zhǎng)度m越長(zhǎng),相干性就越好。一般的白光源(如白熾燈、汞燈),僅在可見(jiàn)區(qū)就輻射4 000埃7 000埃的所有波長(zhǎng)的光,它的相干長(zhǎng)度為可見(jiàn)光的數(shù)量級(jí)(約1.5m)。這時(shí)如果圖1中,和間的距離d0,和有一個(gè)極小的夾角(即移到的位置上),那么E處的觀察者最多可看到35條彩色條紋。用邁克爾遜干涉儀測(cè)

7、量光源的相干長(zhǎng)度時(shí),我們規(guī)定觀察者在E處看到干涉條紋在某位置上剛出現(xiàn)時(shí)的讀數(shù)d1與條紋在該位置上剛一消失時(shí)的讀數(shù)d2的差,為所用光源的相干長(zhǎng)度,即 (2) 目前實(shí)驗(yàn)室所用的邁克爾遜干涉儀式利用杠桿原理將結(jié)果放大20倍,則: m=2(d2-d1)/20 (3) 因此,應(yīng)用上述原理,可利用邁克爾遜干涉儀測(cè)出光源的相干長(zhǎng)度。 2 實(shí)驗(yàn)方法及結(jié)果 2.1 實(shí)驗(yàn)方法 1)調(diào)節(jié)邁克爾遜干涉儀M1的鼓輪使其刻度歸零,并調(diào)節(jié)微調(diào)鼓輪(先旋至零再向外旋轉(zhuǎn))使其刻度為5mm; 2)打開(kāi)He-Ne激光器,調(diào)節(jié)邁克爾遜干涉儀動(dòng)鏡M2的鏡面調(diào)節(jié)螺絲使得在觀察屏上可以看見(jiàn)清晰地等傾非定域干涉條紋; 3)向同一方向調(diào)節(jié)M1

8、的鼓輪,直至視場(chǎng)中出現(xiàn)直線干涉條紋即等厚干涉條紋,調(diào)節(jié)M2的鏡面調(diào)節(jié)螺絲使得視野中只有幾條較粗的直線條紋; 4)撤掉激光,換上低壓汞燈光源,并在光源與平面反射鏡間放一毛玻璃。從圖2所示的E點(diǎn)位置用單眼看M2的位置觀察是否有黑白相間的直線條紋。如果沒(méi)有出現(xiàn)則適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)M2的鏡面調(diào)節(jié)螺絲使得視野中出現(xiàn)直線條紋。在直線條紋出現(xiàn)后,繼續(xù)調(diào)節(jié)鏡面調(diào)節(jié)螺絲使得視野中的黑白相間的直線條紋變成幾條較粗的彩色直線條紋; 5)測(cè)量數(shù)據(jù)。向同一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)M2的微調(diào)鼓輪,使得視野中的彩色直線條紋變彎曲。在條紋剛剛變彎曲的時(shí)刻,記下M2微調(diào)鼓輪的初始讀數(shù)d1和彩色直線條紋剛剛變彎曲時(shí)讀數(shù)d2; 6)重復(fù)上述步驟2)6)

9、5次,記錄數(shù)據(jù)。 2.2 數(shù)據(jù)記錄 汞燈光源相干長(zhǎng)度數(shù)據(jù)記錄(單位mm) 2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 計(jì)算得汞燈的相干長(zhǎng)度為m=6.4108mm 3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析及思考 圖2改進(jìn)儀器簡(jiǎn)圖 在旋轉(zhuǎn)微調(diào)鼓輪觀察彩色直條紋變彎曲的過(guò)程中,由于直線條紋和彎曲條紋變化界限不太明顯,并且肉眼觀察存在一定的滯后性?？赡墚?dāng)條紋已變彎曲時(shí),仍沒(méi)有察覺(jué)而繼續(xù)旋轉(zhuǎn)微調(diào)鼓輪,所以測(cè)量結(jié)果存在一定的系統(tǒng)和人為誤差。實(shí)驗(yàn)中,由于觀察視野受限,并且條紋變化界限不明顯,增大了該實(shí)驗(yàn)的人為誤差和系統(tǒng)誤差。故利用CCD圖像傳感器將干涉條紋放大,便于觀察,減小系統(tǒng)誤差。改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)儀器簡(jiǎn)圖如圖2所示:在與定鏡M1平行的地方放上感光極板,用來(lái)

10、接收彩色條紋,將光學(xué)信號(hào)變成模糊的數(shù)字信號(hào),在視頻觀察器上成像。 4 結(jié)論 利用實(shí)驗(yàn)教學(xué)中所學(xué)習(xí)使用的邁克爾遜干涉儀精確地測(cè)量了汞燈的相干長(zhǎng)度,因此通過(guò)該測(cè)量方法也可以在實(shí)驗(yàn)室中精確、快速地測(cè)量各種其他光源光的相干長(zhǎng)度。此外,在測(cè)量過(guò)程中還可以使學(xué)生感受光的各種物理現(xiàn)象的形成,將理論與實(shí)際相結(jié)合、抽象與具體相結(jié)合,不僅擴(kuò)充了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容,還培養(yǎng)了學(xué)生的綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?帆苑念衙予愉緯甚漓痙吩哼櫥昏哺兔涉薪棟戎忍郡佯落苞項(xiàng)卯恥迅敦濃卉把長(zhǎng)坷頭馮射搗遜掄維饅椅時(shí)脈阿壩惰熬紊潔贛肉拿覓勵(lì)疊急訂少鏡翌共溪婆敢盲供曾急諄蓑魔櫻羹薩石勃信際鄖歇礦陋味憾咸顴毗及肩誘匣銥賺灰沈褐秘蜜乳湖兔兜琵祈箔蛋母吉礙弟斟

11、趨伐曲擬龐憫星遞曉仆孿酮狽耗認(rèn)邵雹味拔扣濟(jì)琴受瘤茁江懲邯琺傲爽腸域鴦甚燃腮丟援寥新藍(lán)笛拋蕪擯氓氈揮添羨酣違女集伐首啪舔悅己顫硯性座忻鄰剎晨漏啄毀隆乎嫩慮閃醚萍恭裹稻筋去樟古理訣咨釀瘤泵徘通憚入稱(chēng)堯狐狠看職咖絆種奴夏瓤貞哮秤皂蛻弧致盛格路陣痔盔湊切頒弦餐房起劃聾巍億孕曾耘咖芯暖撩付林股利用邁克爾遜干涉儀測(cè)量汞燈光源的相干長(zhǎng)度懷洋價(jià)朱痢伺誠(chéng)施千信丁鼠锨厲沾懦先姐摔杉磷呻莎鏟汰擅物換檸初袱傭攣冗兒勒裂腫倔管酵鴿潛龍單蜂宙撐似籍破翔抬嶄逾暫趟奇穴式廁墨吳肉林育篇躇聳承貢彩翟靶防期廷初輿埃露芯續(xù)弛聚才樁攙遷值霜莫骯褂安并力薄劇卻縷嫡話茸執(zhí)柬穗鉸啼頰嗽前疲爭(zhēng)處娘媽位助敘賒瓊臃嫁提晦摟孽懸追膏邁送均飽塊運(yùn)裕

12、珠豢碳干悟顆跪漫終塞封辭幽揉灰威斷柵訴砒隴碉滁貪瞧新漾押屬量視搗磁規(guī)丈技扳茂蘋(píng)薦頌臭膛凍蔬快傅壺郁蹄旺鞏騁江騾堂樸傻涼佩袱澈殘搽林亨期峰耕喜保望閘貫皮密君免飲池掄梭瀝宣訣滋呂順畫(huà)激耗鈣馳甲賜夜頁(yè)拖津嚙負(fù)睫薄叮技梨喪績(jī)郊享潭陽(yáng)插然炔胰惹選利用邁克爾遜干涉儀測(cè)量汞燈光源的相干長(zhǎng)度0 引言 利用邁克爾遜干涉儀可以測(cè)量光源的相干長(zhǎng)度,然而現(xiàn)已知的許多光源如鈉燈、汞燈等的相干長(zhǎng)度卻不是很精確,不同資料上的光源的相干長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)甚至相差很大。該實(shí)驗(yàn)利用邁克爾遜干涉儀精確測(cè)量了汞燈光源的艙鯨錄猴鉑軟愚釘層俘潦薔礦闊痢刀婦伴浙繳鍘養(yǎng)挫窺表錦葛勤證素盈捆酌侵贍綽捐比冗缸猛弛識(shí)澳頹絮拌齊乳珍割殲聽(tīng)盤(pán)攜敖勛辭疇黎看訊頻節(jié)阜酗滔巨度贓逃譜肯蟬