邁克爾干涉儀測量空氣折射率_第1頁
邁克爾干涉儀測量空氣折射率_第2頁
邁克爾干涉儀測量空氣折射率_第3頁
邁克爾干涉儀測量空氣折射率_第4頁
全文預(yù)覽已結(jié)束

下載本文檔

版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請進行舉報或認領(lǐng)

文檔簡介

實驗四用邁克爾遜干涉儀空氣的折射率一、實驗?zāi)康挠梅蛛x的光學(xué)元件構(gòu)建一個邁克爾遜干涉儀。通過降低空氣的壓強測量其折射率。二、儀器和光學(xué)元件光學(xué)平臺;HeNe激光;調(diào)整架,35x35mm;平面鏡,30x30mm;磁性基座;分束器50:50;透鏡,f=+20mm;白屏;玻璃容器,手持氣壓泵,組合夾具,T形連接,適配器,軟管,硅管三、實驗原理借助邁克爾遜干涉儀裝置中的兩個鏡,光線被引進干涉儀。通過改變光路中容器內(nèi)氣體的壓強,推算出空氣的折射率。IftwoWaveshavingthesamefrequency° ,butdifferentamplitudesanddifferentphasesarecoincidentatonelocation,theysuperimposetoY=a?sin1-a)Y=a?sin1-a)+a?sin12-(X)2Theresultingcanbedescribedbythefollowlng:Y=A?sin-XwiththeamplitudeAwiththeamplitudeA2=aj+ +2a^^?COS8(1)andthephasedifference8andthephasedifference8=X-X122)圖2)圖2InaMichelsoninterferometer,thelightbeamissplitbyahalf-silveredglassplateintotwopartialbeams(amplitudesplitting),reflectedbytwomirrors,andagainbroughttointerferencebehindtheglassplate.Sinceonlylargeluminousspotscanexhibitcircularinterferencefringes,theIightbeamisexpandedbetweenthelaserandtheglassplatebyalensL.IfonereplacestherealmirrorM3withitsvirtualimageM3/,,Whichisformedbyreflectionbytheglassplate,apointPofthereallightsourceappearsasthepointsP/,andP"ofthevirtuallightsourcesL1andL2?Duetothedifferentlightpaths,usingthedesignationsinFig.2,2兀thephasedifferenceisgivenby:§= ?2?d?cos°人isthewavelengthofthelaserljghtused.Accordingto(1),theintensitydistributionfora1=a2=ais8(3)?A2=4?a2?cos2—(3)2Maximathusoccurwhen8isequaltoamultipleof2兀,hencewith(2)?d?cos0=m?九;m=i,2,...

i.e.therearecircularfringesforselected,fixedvaluesofm,andd,since0remainsconstant(seeFig.3).IfonealtersthepositionofthemovablemirrorM3(cf.Fig.1)suchthatd,e.g.,decreases,accordingto(4),theciroularfringediameterwouldalsodiminishsincemisindeeddefinedforthisring.Thus,aringdisappearseachtimedisreducedby九’2.Ford=0theciroularfringepatterndisappears.IfthesurfacesofmirrorsM4andM3arenotparallelinthesenseofFig.2,oneobtainscurvedfringes,whichgraduallychangeintostraightfringesatd=0.空氣衍射系數(shù)的確定Tomeasurethediffractionnofair,anair-filledcellwithplane-parallelboundariesisused.ThediffractionindexnofagasisalinearfunctionofthepressureP.ForpressureP=0anabsolutevacuumexistssothatn=1.An(5)n(P)=n(P=0)+——-P(5)APFromthemeasureddate,thedifferencequotientAn/APisfirstdetermined:(6)Ann(P+AP)一n(P)(6)APAPAP(7)Thefollowingistruefortheopticalpathlengthd:d=n(P)"s(7)Wheres=2?listhegeometriclengthoftheevacuatedcellandn(P)isthediffractionindexofthegaspresentinthechamber.listhelenghtofthegascolumnintheglasscell.ThefactthatthepathistraversedtwiceduetothereflectiononthemirrorM4istobetakenintoconsideration.Thus,byvaryingthepressureinthecellbythevalue△P,theopticalpathlengthisalteredbythequantity△d:△d=n(P+AP)?s■n(P)?s (8)onthescreenoneobservesthechangeinthecircularfringepatternwithchangeinthepressure(thecentreoftheinterferencefringepatternalternatelyshowsmaximalandminimalintensity).ProceedingfromtheambientpressurePo,oneobservestheN-foldresettingoftheinitialpositionoftheinterferencepattern(i.e.,establishmentofanintensityminimuminthering'scentre)untilaspecificpressurevaluePhasbeenreached.Achangefromminimumtominimumcorrespondstoachangeoftheopticalpathlengthbythewavelength九.BetweenthepressuresPandP+△Ptheopticalwavelengththuschangesby△d=(N(P+AP)—N(P))?入 (9)From(8)and(9)andunderconsiderationofthefactthatthecellistraversedtwicebythelight(s=2?l),itfollows:andwith(6)andAN=N(P+AP)一N(P)thefollowingresults:(10)An_ANandwith(6)andAN=N(P+AP)一N(P)thefollowingresults:(10)An_AN九 . AP AP2/四、實驗步驟1、裝置建立和調(diào)整:注:下文括號中的數(shù)字表示的坐標僅適用于開始階段的粗調(diào)。參照圖1擺放元件,使用調(diào)整鏡Ml(l,8)和鏡M2(l,4)調(diào)整光路時,光線要沿著平臺上的直線延伸。最初不需要放置分束器BS,光線直射M3(9,4),被M3反射后的光線能夠和M2上初始光點重合。然后放2-1置分束器在(6,4),BS的鍍膜面朝向鏡M2,這樣一部分的光仍然可無阻礙的到達M3,另外的光射到M4(6,l)。d)現(xiàn)在屏SC(6,6)上出現(xiàn)兩個光點,調(diào)整M4使它們重合,此時觀測到的應(yīng)是一個輕微抖動的亮點。放置透鏡L在(1,7),屏上出現(xiàn)干涉條紋,細調(diào)M4能夠使干涉圖象為一組同心圓環(huán)。e)由公式e)由公式圖12、實驗a) 將容器c放置在(6,2.5)處,且其前后表面要和M4及BS間的光線傳播方向垂直,容器的前后表面請不要用手接觸,以保持表面光潔。b) 手持壓力泵與軟管相連,通過夾具固定在磁性基座(8.5,1.5)上,接到容器c的一個開口處,c的另一個開口端已封閉。c) 使用壓力泵改變?nèi)萜鲀?nèi)的壓強,當(dāng)壓力計的示數(shù)達到一個穩(wěn)定值后

溫馨提示

  • 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
  • 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
  • 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
  • 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
  • 5. 人人文庫網(wǎng)僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護處理,對用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內(nèi)容負責(zé)。
  • 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
  • 7. 本站不保證下載資源的準確性、安全性和完整性, 同時也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

評論

0/150

提交評論