馬赫澤德干涉儀

馬赫澤德干涉儀馬赫澤德十涉儀是一種大型的光學(xué)儀器，適用于研究氣體密度迅速變化的狀態(tài)，如在風(fēng)洞中實(shí)驗(yàn)飛機(jī)模型時(shí)產(chǎn)生的空氣渦流和爆炸過(guò)程中的沖擊波。由于氣體折射率的變化與其密度的變化成正比，而折射率的變化將使通過(guò)氣體的光線有不同的光程，因此，如果讓一個(gè)平面波和一個(gè)通過(guò)氣體的波發(fā)生干涉來(lái)獲得等候干涉，這些條紋能反映出氣體折射率和密度的分布狀況。馬赫澤德干涉儀如下圖所示，G1G2是兩塊有半反射面A1A2的平行平面玻璃板，M1M2是兩塊反射鏡四個(gè)反射面通常平行放置，并且各自中心位于一個(gè)平行四邊形的四個(gè)角上，典型尺寸是1?2m。光源S置于透鏡L1的焦點(diǎn)上，S發(fā)出的光束經(jīng)L1準(zhǔn)直后在A1上分為兩束，他們分別由M1、A2反射和M2反射、A2透射，進(jìn)入透鏡L2。兩束光的干涉圖樣可用于置于12焦平面位置的照相機(jī)拍攝下來(lái)，如果采用短時(shí)間曝光技術(shù)，即可得到條紋的瞬間照相。

未了解儀器所產(chǎn)生的干涉條紋性質(zhì)，假設(shè)光源S是一個(gè)單色點(diǎn)光源，因而入射到半反射面A1的是單色平面波。設(shè)透過(guò)A1并經(jīng)M1反射的平面波的波前為W1.，而經(jīng)A1和M2反射的平面波的相應(yīng)波前為W2;引入虛波前W1’，它是W1在半反射A2中的虛像。一般情況下，W1’和W2是互相傾斜的，形成一個(gè)空氣楔，因此，在W2上將形成平行等距的直線條紋，條紋的走向與W2和W1’所形成的空氣楔的楔楞平行。如果使W2通過(guò)被研究的氣流，W2將發(fā)生形變，因而干涉圖樣的變化就可以測(cè)量出所研究區(qū)域的折射率或密度的變化。因?yàn)橥ǔ怏w密度是迅變的，用照相機(jī)記錄氣體密度的變化情況，必須采用短時(shí)間的曝光，這樣就要求干涉條紋有很大的亮度，所以，通常在實(shí)用上都利用擴(kuò)展光源。這時(shí)條

紋是定域的，定域面可根據(jù)干涉孔徑3=0的作圖法求出。易見，當(dāng)4個(gè)反射面嚴(yán)格平行時(shí)，條紋定域在無(wú)窮遠(yuǎn)處，即在L2的焦平面上;而當(dāng)M2和G2同時(shí)繞自身垂直軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，條紋定域于M2和G2之間，如下圖。旦拙-陟徨V涉杖甲的弱紋定城I旦拙-陟徨V涉杖甲的弱紋定城I類不炊域iZ掇干涉儀定域位置可任意調(diào)節(jié)的這一特點(diǎn)，使得這種干涉儀能夠用來(lái)研究尺寸較大的風(fēng)洞中任一平面附近的空氣渦流。工作時(shí)將風(fēng)洞置于M2和G2之間，并在M1和G1之間的另一支光路上放置補(bǔ)償室，把定域面調(diào)節(jié)到風(fēng)洞風(fēng)洞中任一選定平面，通過(guò)透鏡L2和照相機(jī)可以把該平面上