實(shí)驗(yàn)十三 分光計(jì)的調(diào)整和使用

實(shí)驗(yàn)十三分光計(jì)的調(diào)整和使用分光計(jì)是一種準(zhǔn)確測(cè)定光線偏轉(zhuǎn)角度的精密儀器，所以，分光計(jì)又叫測(cè)角儀。它是光學(xué)實(shí)驗(yàn)常用的儀器，可以用來(lái)測(cè)定折射率、波長(zhǎng)，還可以用來(lái)做光的偏振實(shí)驗(yàn)。分光計(jì)是精密的光學(xué)儀器，部件多而且復(fù)雜，初學(xué)者使用往往難于掌握，操作時(shí)一定要弄清各部件的作用，了解其工作性能，嚴(yán)格按規(guī)則使用，切忌亂扳硬拉，以免損壞儀器?！緦?shí)驗(yàn)?zāi)康摹?、了解分光計(jì)的構(gòu)造原理和各部件的作用；2、學(xué)習(xí)分光計(jì)的調(diào)整方法，并用分光計(jì)測(cè)定三棱鏡的頂角。【實(shí)驗(yàn)儀器】JJY1/分光計(jì)、平面鏡、三棱鏡、汞燈及光源。1.狹縫裝置15.望遠(yuǎn)鏡微調(diào)螺釘狹縫套筒鎖緊螺釘平行光管部件制動(dòng)架載物平臺(tái)載物平臺(tái)調(diào)節(jié)螺釘（3只）載物平臺(tái)鎖緊螺釘望遠(yuǎn)鏡部件望遠(yuǎn)鏡鎖緊螺釘主刻度盤度盤止動(dòng)螺釘望遠(yuǎn)鏡制動(dòng)螺釘制動(dòng)架底座轉(zhuǎn)座游標(biāo)盤主刻度盤23立柱24.游標(biāo)盤測(cè)微螺釘游標(biāo)盤止動(dòng)螺釘平行光管光軸水平調(diào)節(jié)螺釘平行光管光軸高低調(diào)節(jié)螺釘狹縫寬度調(diào)節(jié)螺釘阿貝式自準(zhǔn)直目鏡望遠(yuǎn)鏡目鏡焦距調(diào)節(jié)鼓輪望遠(yuǎn)鏡光軸高低調(diào)節(jié)螺釘望遠(yuǎn)鏡光軸水平調(diào)節(jié)螺釘支臂24.游標(biāo)盤測(cè)微螺釘游標(biāo)盤止動(dòng)螺釘平行光管光軸水平調(diào)節(jié)螺釘平行光管光軸高低調(diào)節(jié)螺釘狹縫寬度調(diào)節(jié)螺釘分光計(jì)的結(jié)構(gòu)分光計(jì)的構(gòu)造主要由五部分組成：底座、望遠(yuǎn)鏡、平行光管、載物臺(tái)和讀數(shù)圓盤。我們實(shí)驗(yàn)室使用的分光計(jì)是JJY1型，它的結(jié)構(gòu)圖分別如圖3.13-1所示。下面我們分別對(duì)它們進(jìn)行介紹：1、底座底座（19）是整個(gè)分光計(jì)的支座。底座中心有沿鉛直方向的轉(zhuǎn)軸，稱為儀器的中心轉(zhuǎn)軸。2、自準(zhǔn)望遠(yuǎn)鏡望遠(yuǎn)鏡（8）是由物鏡和阿貝式自準(zhǔn)直目鏡組成，在圖1的右上方。其中物鏡固定在望遠(yuǎn)鏡的前端，它是消色差的復(fù)合正透鏡。目鏡系統(tǒng)由目鏡、分劃板、阿貝棱鏡和照明系統(tǒng)組成。望遠(yuǎn)鏡可以帶動(dòng)讀數(shù)游標(biāo)繞分光計(jì)的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。3、平行光管平行光管（3）是用來(lái)產(chǎn)生平行光的，在圖的左上方。它是由一個(gè)消色差的正透鏡（物鏡）和一個(gè)寬度可調(diào)節(jié)的狹縫組成。狹縫裝在一個(gè)可伸縮的套筒一端。4、載物平臺(tái)載物平臺(tái)（5）是用來(lái)放置光學(xué)元件的，如光柵、棱鏡等。它可以和讀數(shù)圓盤一起繞分光計(jì)的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。平臺(tái)下有三個(gè)螺釘，是用來(lái)調(diào)節(jié)平臺(tái)的水平度的。5、讀數(shù)圓盤讀數(shù)圓盤能繞中心軸旋轉(zhuǎn)的水平刻度盤。由度盤（22）和游標(biāo)盤（21）組成，共同套在中心軸上，刻度盤上刻有分格為半度的3600圓周角。在游標(biāo)盤兩對(duì)稱方向設(shè)有兩個(gè)游標(biāo)讀數(shù)。測(cè)量時(shí)讀出兩個(gè)讀數(shù)值a和P，然后取平均值，這樣一來(lái)可以消除度盤偏心引起的誤差?！緦?shí)驗(yàn)內(nèi)容】1、根據(jù)分光計(jì)的結(jié)構(gòu)原理和調(diào)整方法調(diào)整分光儀，使其進(jìn)入準(zhǔn)備工作狀態(tài)；2、用反射法、自準(zhǔn)法測(cè)三棱鏡的頂角。【實(shí)驗(yàn)步驟】分光計(jì)的調(diào)節(jié)為了保證準(zhǔn)確測(cè)量，使用分光計(jì)必須按要求對(duì)分光計(jì)進(jìn)行調(diào)節(jié)。1、熟悉結(jié)構(gòu)。先把分光計(jì)專用電源接通，使燈泡發(fā)光?？砂凑辗止庥?jì)的結(jié)構(gòu)圖和實(shí)物，熟悉分光計(jì)的各部件的功能，為熟悉各螺釘?shù)淖饔茫芍鹨晦D(zhuǎn)扭螺絲（轉(zhuǎn)動(dòng)、鎖緊、微動(dòng)）。2、目視粗調(diào)。用眼睛估測(cè)進(jìn)行目視調(diào)節(jié)，將望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)至與平行光管在一條直線上，調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡筒和平行光管的仰角螺釘，使二者處于同一水平線上。調(diào)節(jié)載物平臺(tái)的高度及螺釘（6）使臺(tái)面水平并與中心軸垂直，同時(shí)保證平臺(tái)與望遠(yuǎn)鏡光軸平行。然后再對(duì)各部分進(jìn)行精細(xì)調(diào)節(jié)。目視調(diào)節(jié)這一步調(diào)節(jié)很重要，只要這步調(diào)節(jié)較好就可以大大減小精細(xì)調(diào)節(jié)的盲目性，縮短精細(xì)調(diào)節(jié)的過(guò)程。3、分光計(jì)的精細(xì)調(diào)節(jié)分光計(jì)精細(xì)調(diào)節(jié)要求滿足以下三點(diǎn):將望遠(yuǎn)鏡聚焦調(diào)到無(wú)窮遠(yuǎn)（自準(zhǔn)直調(diào)節(jié)）望遠(yuǎn)鏡要能接受平行光，首先應(yīng)將它調(diào)焦到無(wú)窮遠(yuǎn)。JJY1型分光計(jì)的望遠(yuǎn)鏡屬于阿貝式自準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡，它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3.13-2。在分劃板下方有一個(gè)照明燈泡，燈泡發(fā)出的光，經(jīng)緊貼分劃板的棱鏡反射，把分劃板的叉絲照亮，由目鏡觀察在分劃板下部可看到棱鏡的十字透光窗，當(dāng)望遠(yuǎn)鏡調(diào)到無(wú)窮遠(yuǎn)時(shí)，物鏡的像方焦平面與目鏡的物方焦平面重合，分劃板所處位置正好在物鏡和目鏡的焦平面上，由分劃板下方亮“十”字發(fā)出的光由物鏡平行射出。如果把平面反射鏡置于載物臺(tái)上，且與望遠(yuǎn)鏡光軸垂直，那么由物鏡射出的光，經(jīng)平面反射鏡反射，經(jīng)物鏡再次聚焦，在分劃板上方就形成亮“十”字反射像，此時(shí)從目鏡中既看到叉絲發(fā)亮“十”字，又看到反射“十”字像。如果通過(guò)目鏡只看到叉絲是清晰的，而反射的“十”字像卻是模糊的，說(shuō)明望遠(yuǎn)鏡沒(méi)有調(diào)焦到無(wú)窮遠(yuǎn)，不能接受平行光。觀察物鏡清晰調(diào)節(jié)叉絲像清晰調(diào)節(jié)（a）準(zhǔn)直平行光管（b）阿貝自淮直望遠(yuǎn)鏡圖3.13-2平行光管、望遠(yuǎn)鏡自準(zhǔn)直調(diào)節(jié)光路圖調(diào)節(jié)方法：接通燈泡電源，通過(guò)目鏡觀察分劃板，同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)目鏡筒（11）直至看清分劃板上刻線和發(fā)光“十”字。然后在載物臺(tái)上平面反射鏡（或三棱鏡的一個(gè)反射面），使反射鏡面與望遠(yuǎn)鏡光軸垂直，再通過(guò)目鏡在分劃板上去尋找亮“十”字反射像，一般情況（目視調(diào)節(jié)較好）此時(shí)可以看到一個(gè)亮斑，微微轉(zhuǎn)動(dòng)載物臺(tái)，亮斑也回隨著移動(dòng)。松開鎖緊螺釘（9）移動(dòng)目鏡筒，調(diào)節(jié)物鏡至分劃板距離即對(duì)望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行調(diào)焦，使反射“十”字像清晰。望遠(yuǎn)鏡調(diào)好各部分的相對(duì)位置就不能再動(dòng)！（2）調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡光軸和儀器中心轉(zhuǎn)軸垂直：上面調(diào)節(jié)是使望遠(yuǎn)鏡能接受平行光，但一般看到的清晰“十”字像不與分劃板上方“十，，字叉絲重合，偏高或偏低，這表明望遠(yuǎn)鏡光軸和儀器中心轉(zhuǎn)軸不垂直。調(diào)節(jié)方法：調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡水平調(diào)節(jié)螺（3），使“十”字像的豎直線與分劃板叉絲豎線重合，如圖3.13-3由（a）到（b）。注意：為了便于調(diào)節(jié)，載物臺(tái)上放置的平面鏡反射面應(yīng)垂直于平臺(tái)下方螺釘（6）任意兩個(gè)的連線。當(dāng)“十”字像位于圖3.13-3（b）所示位置，調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡光軸高低調(diào)節(jié)螺釘（12），使“十”字像向分劃板橫線靠近一半的距離，再調(diào)整平面反射鏡下方的平臺(tái)螺釘（6）使“十”字像位于圖3.13-3（。）所示的位置。轉(zhuǎn)動(dòng)載物平臺(tái)使平面反射鏡的另一個(gè)反射面正對(duì)望遠(yuǎn)鏡，重復(fù)上述調(diào)節(jié)步驟，使反射“十”字像與分劃板叉絲上方“十”字重合。如此反復(fù)調(diào)節(jié)，使兩個(gè)反射面對(duì)準(zhǔn)望遠(yuǎn)鏡物鏡時(shí)，反射的“十”字像都位于叉絲上方中心為止，此時(shí)望遠(yuǎn)鏡光軸與儀器中心轉(zhuǎn)軸垂直。（3）平行光管出射平行光，且平行光管光軸垂直于儀器中心轉(zhuǎn)軸。取下平面鏡，將光源照亮狹縫，使望遠(yuǎn)鏡正對(duì)平行光管，松開狹縫的鎖緊螺釘2），伸縮狹縫裝置（1）,使在望遠(yuǎn)鏡中看到清晰的狹縫像時(shí)再鎖緊（2）,通過(guò)調(diào)部件（26）、（27）,使狹縫正好在望遠(yuǎn)鏡視場(chǎng)的中央并與分劃板豎線重合，至此平行光管已符合要求。（a）（b）（c）圖3.13-3調(diào)望遠(yuǎn)鏡光軸與中心軸垂直注意：使用平行光管時(shí)，嚴(yán)禁將狹縫合攏，未從望遠(yuǎn)鏡中觀察時(shí)，不準(zhǔn)調(diào)節(jié)狹縫螺釘（28），測(cè)量時(shí)狹縫寬度保持1mm左右。完成以上調(diào)節(jié)及可進(jìn)行精密測(cè)量。嚴(yán)格說(shuō)來(lái)，在使用分光計(jì)進(jìn)行精確測(cè)量時(shí)，必須進(jìn)行精細(xì)調(diào)節(jié)。但在要求不高的情況下，也可以在粗調(diào)的條件下實(shí)現(xiàn)測(cè)量。粗調(diào)就是在目視基礎(chǔ)上，滿足于望遠(yuǎn)鏡對(duì)無(wú)窮遠(yuǎn)調(diào)焦，先將望遠(yuǎn)鏡調(diào)好后，以望遠(yuǎn)鏡為準(zhǔn)，再調(diào)節(jié)平行光管出射平行光，這樣就可以滿足一般測(cè)量。其望遠(yuǎn)鏡和平行光管的調(diào)節(jié)與上面相同。分光計(jì)的使用1、分光計(jì)上的讀數(shù)：分光計(jì)上的讀數(shù)裝置為彎游標(biāo)，刻度原理和讀數(shù)方法與直游標(biāo)相同。彎游標(biāo)由刻度外圓盤（主尺）和游標(biāo)內(nèi)盤（游尺）組成。外圓盤刻有3600,每度分為兩小格，即主尺最小分格讀數(shù)為30/，游尺刻有30個(gè)格，故游標(biāo)格值數(shù)為1/，如圖3.13-4所示。分光計(jì)的游標(biāo)度盤和主尺盤在加工和裝置的過(guò)程中不可能使圓心十分吻合，這種由于兩圓不同心而產(chǎn)生的讀數(shù)偏差，稱為偏心差，屬于儀器系統(tǒng)誤差。消除它的方法是在刻度盤上對(duì)稱的位置安裝兩個(gè)游標(biāo)窗口（位置正好相差1800），每取一個(gè)角度的p讀數(shù)必須分別從兩個(gè)窗口a、上讀數(shù)。要測(cè)一個(gè)角度必須還要有另一組a、p之讀數(shù)，故所測(cè)角度之值：a-a=0（在a窗口）p2—p1=氣（在P窗口）

燥敷：230"1OJ圖3.13-4氣、P1為第一次測(cè)試讀數(shù)值，氣、P2為第二次測(cè)試讀數(shù)值。望遠(yuǎn)鏡實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)角度為：平=2（以2_氣1+IP2_叩）2、使用分光計(jì)測(cè)三棱鏡頂角：（1）反射法測(cè)定三棱鏡頂角圖3.13-5所示置三棱鏡于載物臺(tái)上，頂角A正對(duì)平行光管，且使頂角幾乎位于平臺(tái)中央而稍微偏向平行光管，使AB、燥敷：230"1OJ圖3.13-4氣、P1為第一次測(cè)試讀數(shù)值，氣、P2為第二次測(cè)試讀數(shù)值。望遠(yuǎn)鏡實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)角度為：平=2（以2_氣1+IP2_叩）2、使用分光計(jì)測(cè)三棱鏡頂角：（1）反射法測(cè)定三棱鏡頂角圖3.13-5所示置三棱鏡于載物臺(tái)上，頂角A正對(duì)平行光管，且使頂角幾乎位于平臺(tái)中央而稍微偏向平行光管，使AB、AC兩彎游標(biāo)讀數(shù)圖3.13-5反射法測(cè)定三棱鏡頂角根據(jù)幾何關(guān)系可以證明頂角：A=2甲=4（氣一氣+假2-pj）（2）用自準(zhǔn)法測(cè)三棱鏡頂角在固定載物臺(tái)情況下，將望遠(yuǎn)鏡圖3.13-6自準(zhǔn)法測(cè)三棱鏡頂角如圖2.17-6所示。固定平臺(tái)，轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡，使望遠(yuǎn)鏡光軸與棱鏡AB面垂直（即使棱鏡AB面反射叉絲像與分劃板上方叉絲重合），記下讀數(shù)氣、p1，然后轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡，使其光軸與AC面垂直，再記下偵2、p在固定載物臺(tái)情況下，將望遠(yuǎn)鏡圖3.13-6自準(zhǔn)法測(cè)三棱鏡頂角A=1800—中其中平=加廣氣【數(shù)據(jù)處理】列出表格記錄數(shù)據(jù)，計(jì)算出三棱鏡頂角A及其誤差值，并正確表示測(cè)量結(jié)果。分析與討論實(shí)驗(yàn)結(jié)果。參考表格：1,C、1,C、表一：反射法測(cè)定三棱鏡頂角平-2（ai+P1）一2（氣+P2）理Aa=A理-A=(p=1)A=A±A=土（p=1）A表二：自準(zhǔn)法測(cè)定三棱鏡頂角5【思考題】1、總結(jié)分光計(jì)精細(xì)調(diào)節(jié)應(yīng)滿足哪幾點(diǎn)要求？怎樣判斷是否調(diào)節(jié)好？2、讀數(shù)時(shí)如何消除視差。3、在望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦時(shí)，為什么當(dāng)觀察到的亮“十”字叉絲像清晰時(shí)，說(shuō)明望遠(yuǎn)鏡已聚焦于無(wú)窮遠(yuǎn)？實(shí)驗(yàn)十四邁克爾遜干涉實(shí)驗(yàn)1881年，美國(guó)物理學(xué)家邁克爾遜發(fā)明了邁克爾遜干涉儀，這是是利用分振幅法產(chǎn)生雙光束以實(shí)現(xiàn)干涉的一種儀器。此后，邁克爾遜與化學(xué)家莫雷曾用此儀器進(jìn)行了三項(xiàng)著名的實(shí)驗(yàn)，即測(cè)光速實(shí)驗(yàn)、標(biāo)定米尺及測(cè)量光譜線精細(xì)結(jié)構(gòu)。邁克爾遜運(yùn)用它進(jìn)行了大量的反復(fù)的實(shí)驗(yàn)，動(dòng)搖了經(jīng)典物理的“以太說(shuō)”，為相對(duì)論的提出奠定了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。該儀器設(shè)計(jì)精巧，用途廣泛，很多干涉儀均由此派生出來(lái)，所以說(shuō)邁克爾遜干涉儀是許多近代干涉儀的原型。邁克爾遜因干涉儀的發(fā)明、光速的測(cè)量以及光譜學(xué)、基本度量學(xué)方面的研究成果而獲得1907年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。直至今日，邁克爾遜干涉儀仍被廣泛地應(yīng)用于長(zhǎng)度精密計(jì)量和光學(xué)平面的質(zhì)量檢驗(yàn)（可精確到萬(wàn)分之一毫米）及高分辨率的光譜分析中。邁克爾遜干涉儀是一種著名的經(jīng)典干涉儀，在近代物理和近代計(jì)量技術(shù)中，邁克爾遜干涉儀占有一定的地位，特別是激光出現(xiàn)后，得到了單色性非常好的光源，邁克爾遜干涉原理得到了更廣泛的應(yīng)用。【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?、掌握邁克爾遜干涉儀的調(diào)節(jié)方法并觀察各種干涉圖樣；2、用非定域干涉測(cè)量氦氖激光波長(zhǎng)；3、區(qū)別等傾干涉、等厚干涉和非定域干涉，了解光源的時(shí)間相干性?！緦?shí)驗(yàn)儀器】邁克爾遜干涉儀、He-Ne激光器及電源、小孔光闌、擴(kuò)束鏡（短焦距會(huì)聚透鏡）、毛玻璃屏。【預(yù)習(xí)思考題】

1、補(bǔ)償板的作用是什么？2、如何調(diào)出同心干涉條紋？3、分析薄膜厚度對(duì)條紋間距的影響？【實(shí)驗(yàn)原理】1、邁克爾遜干涉儀的構(gòu)造干涉儀主要部件是精密的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)和四片精細(xì)磨制的光學(xué)鏡片。圖3.14-1中5和4即分光板G1和補(bǔ)償板G2，是兩塊幾何形狀、物理性能相同的平行平面玻璃。其中G的第二面鍍有半透明格膜，稱為分光板，它可使入射光分成振幅（或光強(qiáng)度）近似相等的一束透射光和一束反射光。G2起補(bǔ)償光程作用，稱為補(bǔ)償板。M1和M2是1、補(bǔ)償板的作用是什么？2、如何調(diào)出同心干涉條紋？3、分析薄膜厚度對(duì)條紋間距的影響？【實(shí)驗(yàn)原理】1、邁克爾遜干涉儀的構(gòu)造干涉儀主要部件是精密的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)和四片精細(xì)磨制的光學(xué)鏡片。圖3.14-1中5和4即分光板G1和補(bǔ)償板G2，是兩塊幾何形狀、物理性能相同的平行平面玻璃。其中G的第二面鍍有半透明格膜，稱為分光板，它可使入射光分成振幅（或光強(qiáng)度）近似相等的一束透射光和一束反射光。G2起補(bǔ)償光程作用，稱為補(bǔ)償板。M1和M2是兩塊表面鍍格加氧化硅保護(hù)膜的反射鏡。M2固定在儀器上，稱為固定反射鏡，M1裝在可由導(dǎo)軌前后移動(dòng)的拖板上，稱為移動(dòng)反射鏡。03.14-1邁克爾遜干涉儀構(gòu)造圖1-可移動(dòng)反光鏡J2-固定反光鏡j3-固定螺絲？4-補(bǔ)償板jS-分光板？E■-毛玻璃屏j7-刻度輪-8-刻度輪止動(dòng)螺絲；9-微量讀數(shù)鼓輪；10.11-微調(diào)螺絲』賓-粗調(diào)蝶釘.2、邁克爾遜干涉儀的光路干涉儀的光路如圖3.14-2所示。光源上一點(diǎn)S發(fā)出的一束光線經(jīng)分光板G1時(shí)，被半反半透膜分成光強(qiáng)大致相等的反射光（1）和透射光（2）兩束光線。由于G1和M1、M2成450角，所以這兩束光分別射向相互垂直的全反射鏡M1和M2，經(jīng)M1和M2反射后又匯于分光板G，這兩束光再次被G1分束，它們各有一束按原路返回光源（設(shè)兩束光分別垂直于M1、M2），同時(shí)各有一束光線朝E的方向射出。光線（1）和（2）為兩相干光束，可以在E的方向觀察到干涉條紋。從觀察位置E處向分劃板看去，M2在分劃板G的下表面反射下，相當(dāng)于在M1附近形成一個(gè)虛像M2/。因此，邁克爾遜干涉儀的原理與空氣薄膜的干涉原理是等效的。由于分光板G的色散作用，光程是人的函數(shù)，因此作定量檢測(cè)時(shí)，沒(méi)有補(bǔ)償板的干涉儀只能用準(zhǔn)單色光源，有了補(bǔ)償板就可消除色散的影響，且保證了光束（1）和（2）在玻璃中的光程完全相同，因而對(duì)不同的色光都完全可將M2等效為M2。邁克爾遜干涉儀的構(gòu)思巧妙之處在于：①M(fèi)1和M2所夾的空氣層形狀可以調(diào)節(jié)，如使M1和M2平行、不平行、相交甚至完全重合，這為干涉現(xiàn)象提供了極大的方便;光路中把兩束相干光離得很遠(yuǎn)，且光源、兩個(gè)反射鏡M1和M2和觀察四者在空間完全分開，東西南北各據(jù)一方，以便在任何一支光路中安插被測(cè)元件，從而可進(jìn)行眾多干涉現(xiàn)象的觀察、實(shí)驗(yàn)和測(cè)量。3、三種不同干涉類型及特點(diǎn)用邁克爾遜干涉儀可觀察定域干涉和非定域干涉，這取決于光源的性質(zhì)，而定域干涉又可分為等傾干涉和等厚干涉，這取決于M1和M2是否垂直，也就是說(shuō)M1和M2/是否平行。M2/是反射鏡M2被分光板G反射所成的虛像。當(dāng)使用擴(kuò)展的面光源時(shí)，只能獲得定域干涉。（1）非定域干涉

用He-Ne激光做光源，使激光束通過(guò)擴(kuò)束鏡會(huì)聚后發(fā)散，此時(shí)就得到一個(gè)相干性很好的點(diǎn)光源。它發(fā)出的球面波先被分光板G分光，然后射向兩全反鏡，經(jīng)M1、M2反射后，在人眼觀察方向就得到兩個(gè)相干的球面波，它們?nèi)缤怯晌挥谛模莺蟮膬蓚€(gè)虛點(diǎn)光源S1、S2產(chǎn)生的，如圖3.14-3所示。由兩虛點(diǎn)光源產(chǎn)生的兩列球面波，在空間相遇處，都能進(jìn)行干涉，干涉條紋不定域，故稱非定域干涉。非定域干涉的圖樣，隨觀察屏的不同方向和位置而異。當(dāng)觀察屏垂直于S1、S2連線時(shí)，則是同心圓條紋，圓心就是S1、S2連線延長(zhǎng)線和屏的交點(diǎn)。如轉(zhuǎn)動(dòng)觀察屏不同角度，則可看到橢圓、雙曲線和直線幾種干涉圖樣。如調(diào)節(jié)反射鏡M2的微調(diào)螺釘，使M1//M2，此時(shí)和M1平行放置的觀察屏上就出現(xiàn)同心圓條紋，圓心在光場(chǎng)的中心。兩虛點(diǎn)光源間距為M和M'間距d的兩倍，即圓12心處光程差為2d。對(duì)于入射角i相同的各束光，其光程差均為：△=2dcosi（3.14-1）對(duì)于第K級(jí)亮條紋顯然是由滿足下式的入射光反射而成的：在同心圓的圓心處，=0，干涉條紋的級(jí)數(shù)最高，此時(shí)A=2d=kX（3.14-3）圖3.14-4等傾干涉原理圖A=2在同心圓的圓心處，=0，干涉條紋的級(jí)數(shù)最高，此時(shí)A=2d=kX（3.14-3）圖3.14-4等傾干涉原理圖當(dāng)移動(dòng)M1使間隔d增加時(shí)，圓心的干涉級(jí)次增加，我們就可看到中心條紋一個(gè)一個(gè)向外“冒”出；反之，當(dāng)d減小時(shí)，中心條紋將一個(gè)一個(gè)地“縮”進(jìn)去。每“冒出”或“縮進(jìn)”一個(gè)條紋，d就增加或減小了-。如果測(cè)出M移21動(dòng)的距離Ad，數(shù)出相應(yīng)的“冒出”或“縮進(jìn)”的條紋個(gè)數(shù)Ak，就可以算出激光的波長(zhǎng)X=2Ad/Ak。（2）定域干涉①等傾干涉

若使用擴(kuò)展的面光源，當(dāng)M1和M；互相平行時(shí)，得到的是相當(dāng)于平行平面板產(chǎn)生的等傾干涉條紋，其干涉圖樣定位于無(wú)限遠(yuǎn)，如果放一會(huì)聚透鏡，并在其焦平面上放一屏，則在屏上可觀察到一圈圈的同心圓。對(duì)于入射角，相同的各束光，如圖3.14-4所示，其光程差均為：A=2dcosi在同心圓的圓心處，=0，干涉條紋的級(jí)數(shù)最高，此時(shí)仍有：A=2d=kX②等厚干涉當(dāng)M2和M1不平行而有一個(gè)很小的角度時(shí)，形成一個(gè)楔形的空氣層，就會(huì)出現(xiàn)等厚干涉條紋，如圖3.14-5所示。當(dāng)d很小，即M1和M2相交時(shí)，由面光源上發(fā)出的光束經(jīng)楔形空氣薄層兩面反射所產(chǎn)生的等厚干涉條紋定位于楔形空氣層的表面。要看清楚這些條紋，眼睛必須聚焦在M1鏡附近。此時(shí)，相干處的光程差公式仍為A=2dcosi，由于在M1和M2交線處附近d彳艮小’光程差A(yù)的變化主要決定于d的變化，cosi項(xiàng)影響彳艮圖3.14-5等厚干涉原理小，可以忽略不計(jì)。因此在空氣楔上厚度相同的地方有圖3.14-5等厚干涉原理當(dāng)d變大時(shí)，入射角i的變化對(duì)光程差帶來(lái)的影響不能忽略，此時(shí)將引起干涉條紋的彎曲。當(dāng)i變大時(shí)，cosi減小，要保持相同的光程差，d必須增加，所以看到的條紋是二端彎向厚度增加的方向，而凸向厚度減小的方向。以上討論的等傾干涉及等厚干涉，形成的干涉條紋都有一定的位置，故稱這種干涉為定域（位）干涉?！緦?shí)驗(yàn)內(nèi)容】1、測(cè)量非定域干涉條紋的調(diào)節(jié)和激光波長(zhǎng)（He-Ne激光器波長(zhǎng)的理論值為632.8nm）。①連同底座移動(dòng)激光器，并調(diào)節(jié)升降臺(tái)，使激光投射在分光鏡G1和全反鏡M1、M2的中部，激光束大致與M2垂直?？拷す馄魈幏乓恍】坠怅@，讓激光束穿過(guò)小孔，用紙片在M2前擋住激光束，觀察由M1反射產(chǎn)生的光點(diǎn)在小孔光闌上的位置，如光點(diǎn)橫向偏離小孔，則應(yīng)輕輕轉(zhuǎn)動(dòng)儀器底座；如光點(diǎn)高低不對(duì)，則應(yīng)調(diào)節(jié)激光管的高低或傾斜度，使三個(gè)光點(diǎn)中的最亮點(diǎn)與小孔重合，如光闌高度不當(dāng)，必要時(shí)也要升降。然后用紙片擋住M1，調(diào)節(jié)M2后的三個(gè)螺釘，直至M2反射的最亮點(diǎn)與M1反射的最亮點(diǎn)重合。這時(shí)M1與M2大致垂直。在光闌后放一擴(kuò)束鏡使光束會(huì)聚，