典型的双光束干涉系统及其应用.pptx

1 迈克尔逊干涉仪是迈克尔逊干涉仪是1881年迈克尔逊设计制作的，它闻年迈克尔逊设计制作的，它闻名于世是因为迈克尔逊曾用它作过三个重要的实验：名于世是因为迈克尔逊曾用它作过三个重要的实验：迈克尔逊迈克尔逊莫雷莫雷以太漂移实验以太漂移实验；第一次系统地研究了第一次系统地研究了光谱线的精细结构光谱线的精细结构；首次将光谱线的波长与标准米进行了比较，建立首次将光谱线的波长与标准米进行了比较，建立了以了以光波长光波长为基准的标准长度。为基准的标准长度。2迈克尔逊干涉仪迈克尔逊干涉仪的结构的结构M2关于关于D的像的像M2与与M1平行与否，所成的平行与否，所成的虚空气平板就会有虚虚空气平板就会有虚平行平板和虚楔形平平行平板和虚楔形平板之分。板之分。光线光线I和和II是从通过一是从通过一条光线经过条光线经过D分光获分光获得。得。整个仪器的原理就是整个仪器的原理就是双光束干涉双光束干涉ATPSE3如果调节如果调节M2，使得使得 M2 与与 M1 平行，所观察到的干涉平行，所观察到的干涉图样就是一组等倾干涉圆环。可以利用干涉环的角半图样就是一组等倾干涉圆环。可以利用干涉环的角半径和角间距理论来分析径和角间距理论来分析迈克尔逊干涉仪迈克尔逊干涉仪的等倾干涉的等倾干涉条纹角半径条纹角半径角半径表征了条纹的半径角半径表征了条纹的半径大小大小平板厚度越大，条纹角半平板厚度越大，条纹角半径就越小，条纹半径越小径就越小，条纹半径越小条纹角间距条纹角间距角间距表征了相邻两条纹角间距表征了相邻两条纹之间的距离之间的距离靠近中心的条纹较疏，离靠近中心的条纹较疏，离中心越远的条纹约密中心越远的条纹约密4当当 M1 向向 M2 移动时移动时(虚平板厚度减小虚平板厚度减小)，圆环条纹向中心圆环条纹向中心收缩，并在中心一一消失收缩，并在中心一一消失。条纹会条纹会变粗变粗(因为因为 h 变小变小，角角间距间距1变大变大)，同一视场中的条纹数变少。，同一视场中的条纹数变少。有干涉理论可知，当中心消失一个两条纹的时候，有干涉理论可知，当中心消失一个两条纹的时候，M1就会移动一个就会移动一个/2的距离。的距离。于是，根据视场中心条纹消于是，根据视场中心条纹消失或者冒出的数目，我们可以确定失或者冒出的数目，我们可以确定M1移动的距离。移动的距离。5当当 M1与与 M2完全重合时，因为对于各个方向入射光完全重合时，因为对于各个方向入射光的光程差均相等，所以的光程差均相等，所以视场是均匀视场是均匀的。的。与与重重 合合如果继续移动如果继续移动 M1，使使 M1 逐渐离开逐渐离开M2 ，则条纹不断则条纹不断从从中心冒出中心冒出，并且随虚平板厚度的增大，条纹，并且随虚平板厚度的增大，条纹越来越来越细且变密越细且变密。6如果调节如果调节 M2，使使 M2 与与 M1 相互倾斜相互倾斜一个很小的角度，一个很小的角度，且当且当M2 与与M1比较比较接近，观察面积很接近，观察面积很小时，所观察到的小时，所观察到的干涉图样近似是定干涉图样近似是定域在楔表面上或楔域在楔表面上或楔表面附近的一组平表面附近的一组平行于楔边的行于楔边的等厚条等厚条纹纹。迈克尔逊干涉仪迈克尔逊干涉仪的等厚干涉的等厚干涉ATPSE可以利用等厚干涉理论来分析可以利用等厚干涉理论来分析78迈克尔逊干涉仪的迈克尔逊干涉仪的主要优点主要优点是两束光是两束光完全分开，并可由完全分开，并可由一个镜子的平移来一个镜子的平移来改变它们的光程差，改变它们的光程差，因此可以很方便地因此可以很方便地在光路中安置测量在光路中安置测量样品。这些优点使样品。这些优点使其有许多重要的应其有许多重要的应用，并且是许多干用，并且是许多干涉仪的基础。涉仪的基础。ATPSE9在迈克耳孙干涉仪的两臂中分别引入在迈克耳孙干涉仪的两臂中分别引入 10 厘米长厘米长的玻璃管的玻璃管 A、B，其中一个抽成真空，另一个在其中一个抽成真空，另一个在充以一个大气压空气的过程中观察到充以一个大气压空气的过程中观察到107.2 条条条条纹移动，所用波长为纹移动，所用波长为546nm。求空气的折射率求空气的折射率？10激光比长仪激光比长仪应用迈克尔逊干涉仪和稳频应用迈克尔逊干涉仪和稳频He-Ne激光器可以进行长激光器可以进行长度的度的精密计量精密计量。在图所的装置中，光电计数器用来记。在图所的装置中，光电计数器用来记录干涉条纹的数目录干涉条纹的数目,光电显微镜给出起始和终止信号光电显微镜给出起始和终止信号.11各个国家计量机构计量型原子力显微镜（各个国家计量机构计量型原子力显微镜（C-AFM）通过激光干涉仪将微纳米测量溯源于激光波长标准。通过激光干涉仪将微纳米测量溯源于激光波长标准。量值溯源量值溯源