普通物理學(xué)邁克爾遜干涉儀

普通物理學(xué)邁克爾遜干涉儀第1頁，共20頁，2023年，2月20日，星期五反射鏡反射鏡單色光源光程差的像第2頁，共20頁，2023年，2月20日，星期五當(dāng)不垂直于時，可形成劈尖型等厚干涉條紋.反射鏡反射鏡單色光源第3頁，共20頁，2023年，2月20日，星期五干涉條紋移動數(shù)目二、邁克爾孫干涉儀的主要特性

兩相干光束在空間完全分開，并可用移動反射鏡或在光路中加入介質(zhì)片的方法改變兩光束的光程差。移動距離移動反射鏡第4頁，共20頁，2023年，2月20日，星期五干涉條紋的移動當(dāng)與之間距離變大時，圓形干涉條紋從中心一個個長出,并向外擴(kuò)張,干涉條紋變密;距離變小時，圓形干涉條紋一個個向中心縮進(jìn)，干涉條紋變稀。第5頁，共20頁，2023年，2月20日，星期五插入介質(zhì)片后光程差光程差變化干涉條紋移動數(shù)目介質(zhì)片厚度光程差第6頁，共20頁，2023年，2月20日，星期五

長的玻璃管，其中一個抽成真空，另一個則儲有壓強(qiáng)為的空氣,用以測量空氣的折射率。設(shè)所用光波波長為546nm，實驗時，向真空玻璃管中逐漸充入空氣，直至壓強(qiáng)達(dá)到為止。在此過程中，觀察到107.2條干涉條紋的移動，試求空氣的折射率。例

在邁克耳孫干涉儀的兩臂中，分別插入解第7頁，共20頁，2023年，2月20日，星期五三、在光的干涉現(xiàn)象中存在的動態(tài)問題所謂的動態(tài)問題是指在光的干涉現(xiàn)象中，如果形成光的干涉現(xiàn)象的兩束相干光的光程差固定不變，形成固定的明暗相間的干涉條紋。如果兩束光的光程差發(fā)生變化，就會看到干涉條紋的移動。在楊氏雙縫實驗、等傾干涉和等后干涉中都存在干涉條紋的移動問題。1、楊氏雙縫在楊氏雙縫干涉實驗中，我們知道兩路相干光的光程差滿足下述條件時產(chǎn)生明紋。第8頁，共20頁，2023年，2月20日，星期五當(dāng)光程差改變時，干涉條紋發(fā)生移動，而且有下述關(guān)系式：當(dāng)時，說明當(dāng)光程差改變時，干涉條紋移動一條。下面舉例說明。第9頁，共20頁，2023年，2月20日，星期五例1：如圖所示，用波長為的單色光照射雙縫干涉實驗裝置，若將一折射率為n、劈角為a的透明劈尖b插入光線2中，則當(dāng)劈尖b緩慢地向上移動時（只遮住S2），屏C上的干涉條紋。（1）間隔變大，向下移動；（2）間隔變小，向上移動；（3）間隔不變，向下移動；（4）間隔不變，向上移動。S1S2SC12第10頁，共20頁，2023年，2月20日，星期五解：因為間隔所以間隔不變。不插入劈尖時，兩路光的光程相等，屏上形成中央明紋。S1S2SC12當(dāng)2路光插上劈尖后，2路光的光程增加，2路光與1路光的光程差發(fā)生了改變。這時1路光要想保持與2路光的光程相等，條紋只能向下移動。第11頁，共20頁，2023年，2月20日，星期五例3：如圖所示，在雙縫干涉實驗中SS1=SS2用波長為的光照射雙縫S1和S2，通過空氣后在屏幕E上形成干涉條紋，已知P點處為第三級條紋，則S1和S2到P點的光程差為，若將整個裝置放于某種透明液體中，P點為第四級條紋，則該液體的折射率n=。S1S2SPE第12頁，共20頁，2023年，2月20日，星期五S1S2SPE解：形成明紋的條件為：P點為第三級明紋，即S1和S2

到P點的光程差為。若整個裝置放于某種液體中，P點為第四級條紋，條紋發(fā)生了移動，條紋移動的原因是兩路光光程差改變引起的。光程差改變一個，條紋移動一個。第13頁，共20頁，2023年，2月20日，星期五S1S2SPE整套裝置沒有放入液體前：放入液體后：解得：第14頁，共20頁，2023年，2月20日，星期五2、等傾干涉（多數(shù)出現(xiàn)在邁克爾遜干涉儀中）光程差的改變與條紋的移動關(guān)系與楊氏雙縫實驗一樣。當(dāng)時，說明當(dāng)光程差改變時，干涉條紋移動一條。下面舉例說明：第15頁，共20頁，2023年，2月20日，星期五例3：用邁克爾遜干涉儀測微小的位移，若入射光波長，當(dāng)動臂反射鏡移動時，干涉條紋移動了2048條，反射鏡移動的距離d=。解：移動反射鏡時，有光程差（明紋條件）所以有：光程差改變，條紋移動。有第16頁，共20頁，2023年，2月20日，星期五例4：在邁克爾遜干涉儀的兩臂中，分別放入長0.200m的玻璃管，一個抽成真空，另一個充以1atm的氬氣。今用汞綠線照明，在將氬氣徐徐抽出最終也達(dá)到真空的過程中，發(fā)現(xiàn)有205個條紋移過視場，問氬氣在一個大氣壓時的折射率是多少？解：光程差的改變量與條紋移動的關(guān)系為：第17頁，共20頁，2023年，2月20日，星期五3、等厚干涉（包括劈尖的旋轉(zhuǎn)、平移。還有就是出現(xiàn)在邁克爾孫干涉儀中）在等厚干涉中，光程差的改變，就是相干的兩路光厚度的改變。并且有下述關(guān)系式：當(dāng)厚度的改變量為時，干涉條紋移動一條。等厚干涉中，光程差為：有沒有半波損失結(jié)果都一樣。第18頁，共20頁，2023年，2月20日，星期五例5：在兩疊合的玻璃片的一端塞入可被加熱膨脹的金屬絲D使兩玻璃片成一小角度，用波長為589nm的納光照射，從圖示劈尖正上方的中點處（即L/2處），觀察到干涉條紋向左移動了10條，求金屬絲直徑膨脹了多少？若在金屬絲D的