迈克尔逊干涉仪的应用

迈克尔逊干涉仪的应用

 迈克尔逊干涉仪是一种利用分振幅法实现干涉的精密光学仪器．自 1881 年问世以来，迈克尔逊曾用它完成了三个著名的实验：否定 “ 以太 ” 的迈克尔逊 — 莫雷实验；光谱精细结构和利用光波波长标定长度单位．迈克尔逊干涉仪结构简单、光路直观、精度高，其调整和使用具有典型性．根据迈克尔逊干涉仪的基本原理发展的各种精密仪器已广泛应用于生产和科研领域． 
【预习要求】
　1. 阅读实验十六，理解光的干涉、等倾干涉与等厚干涉 .

　2. 了解定域干涉与非定域干涉概念 .

　3. 了解迈克尔逊干涉仪的结构和使用 .
 
【实验目的】
 
　1. 研究迈克尔逊干涉仪上各种光的干涉现象 .

　2. 了解迈克尔逊干涉仪的应用 .
 
【实验仪器】
 
　　
　 　迈克尔逊干涉仪，法布里－珀罗干涉仪，氦氖激光器，钠光灯，白炽灯，扩束镜
 
【实验要求】
 
1. 定域干涉与非定域干涉的研究

　（1）观察激光产生的定域干涉与非定域干涉；

　（2）粗略测定激光定域等倾干涉条纹和等厚干涉条纹的定域位置（精确到 mm ）；

　（3）观察钠光产生的定域干涉与非定域干涉 .

2. 钠光双线波长差与相干长度的测定

　（1）用迈克耳孙干涉仪测定钠光双线波长差；

　（2）用迈克耳孙干涉仪测定钠光相干长度；

　（3）用迈克耳孙干涉仪考察氦－氖激光的相干长度 .

3. 钠光双线波长差的测定与考察补偿板的作用

　（1）用迈克耳孙干涉仪测定钠光双线波长差；

　（2）用法布里－珀罗干涉仪测定钠光双线波长差；

　（3）观察无补偿板的迈克耳孙干涉仪中条纹的特点 .
 
【实验提示】
 
　1. 如何获得点光源和面光源？如何测定干涉条纹的定域位置？

　2. 钠光包含中心波长分别为 589.0nm 和 589.6nm 的两条谱线，在迈克耳逊干涉仪中它的干涉条纹有什么特点？

　　测波长差 的公式；能用测出的波长差 计算相干长度吗？测定光源相干长度的方法，实际可能达到的精度 .

　3. 钠光包含中心波长分别为 589.0nm 和 589.6nm 的两条谱线，在迈克耳逊干涉仪和法布里－珀罗干涉仪中它的干涉条纹各有什么特点？

　4. 迈克耳逊干涉仪中补偿板有哪些作用？

　5．考虑实际可能达到的精度，确定是否要用微动手轮，应如何安排测量次数，如何处理数据 .
 
【设计报告要求】
 
　　1 . 写明实验的目的和意义

　　2 . 阐明实验原理和设计思路

　　3 . 说明实验方法和测量方法的选择

　　4 . 列出所用仪器和材料

　　5 . 确定实验步骤

　　6 . 设计数据记录表格

　　7 . 确定实验数据的处理方法
 
【思考题】
 
　　1 . 什么是光的干涉现象？在干涉区域内一定会有条纹出现吗？

　　2 . 什么是相干光？为什么面光源发出的光在一定区域内也能发生干涉？

　　3 . 什么是定域干涉？什么是非定域干涉？它们分别在什么条件下发生？

　　4 . 什么是等倾干涉？什么是等厚干涉？它们分别在什么条件下发生？

　　5 . 白光的干涉条纹是白色的吗？

　　6 . 什么是条纹的可见度？它与哪些因素有关？

　　7 . 什么是光源的相干长度？什么是光源的相干时间？它们有什么关系？

　　8 . 光在反射时什么条件下会发生半波损失？