光学课件第一章15迈克尔逊干涉仪.pptxVIP

§1.9迈克耳孙干涉仪1.干涉仪的结构和原理2.干涉条纹的特征1

迈克耳孙在工作迈克耳孙（A.A.Michelson）1852—1931美籍德国人因创造精密光学仪器，用以进行光谱学和度量学的研究,并精确测出光速,获1907诺贝尔物理奖。2

3B:beam-splitter(分束镜);C:compensator(补偿器);M1,M2:mirrors(反射镜)麦克耳孙干涉仪

SM1M2G1G2EM2?a1a1′a2a2′半透半反膜补偿板反射镜反射镜光源观测装置虚薄膜4

二、工作原理光束a2′和a1′发生干涉▲M2?、M1平行?等倾条纹▲M2?、M1有小夹角?等厚条纹补偿板作用：补偿两臂的附加光程差。SM1M2G1G2EM2?a1a1′a2a2′半透半反膜补偿板反射镜反射镜光源观测装置虚薄膜5

6迈克耳孙等倾干涉

7迈克耳孙等厚干涉

三、光程差计算∵M2′M1为虚薄膜，n1=n2=1∴光束a2′和a1′无半波损失且入射角i1等于反射角i2四、极值条件相长相消若M1平移?h时光程差改变2?h干涉条纹移过N条空气中的空气薄膜干涉．8

等倾圆条纹的变化屏幕中心满足d每减少?/2：视场中心内陷一个条纹，视场内条纹向中心收缩．d每增加?/2：视场中心外冒一个条纹，视场内条纹向外扩张.9

10根据冒出的条纹数，可以测定微小长度的变化。432154321

11(4)等厚干涉条纹若Ｍ1Ｍ?2不平行,则d不是常数．若d大时,由于使用的扩展光源,空间相干性极差,干涉消失.调小d,使得Ｍ1Ｍ?2相交,这时出现等厚直条纹.若用白光做光源,在Ｍ1Ｍ?2的相交处,两光等光程,即干涉仪两臂等光程,不论哪种波长,交点处都是等光程点.因此该处是白光条纹.用迈克耳孙干涉仪做精密测量时,白光条纹常用来确定等光程点的位置．

应用：▲测折射率：▲测量微小位移ln光路a2中插入待测介质，产生附加光程差由此可测折射率n。以波长?为尺度，可精确到M1a2若相应移过N个条纹则应有注意光通过介质两次12

13讲述示例〔例〕迈克耳孙干涉仪M1的反射镜移动0.25mm时，看到条纹移动的数目为909个，设光为垂直入射，求所用光源的波长。解:因i2=0则①2h=jλ②2h′=j′λ②式-①式得：2（h′-h）=(j′-j)λ即2△h=△jλλ=2△h/△j=2╳0.25╳10-3m/909=550nm

14牛顿环平凸透镜将凸面放置在平板玻璃上．透镜凸面半径米的量极，与平板玻璃之间形成很薄的空气隙．光垂直入射到透镜的平面上形成同心圆形干涉条纹条纹．条纹中疏边密,中心Ｏ点为暗纹中心.

15明纹中心满足暗纹中心满足由几何关系得d很小,略去d2,得

16明条纹半径为:暗条纹半径为:牛顿环干涉条纹中心是暗纹,边沿级次高,靠中心级次低．白光作光源，条纹呈彩色.将d分别代入明、暗条纹光程差公式,得条纹半径

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例已知：用紫光照射，借助于低倍测量显微镜测得由中心往外数第j级明环的半径,j级往上数第16个明环半径平凸透镜的曲率半径R=2.50m求：紫光的波长？解：根据明环半径公式：18

19§1.10法布里—珀罗干涉仪

单色扩展光源1.结构和原理(d固定时为法布里—珀罗标准具)两平板玻璃内表面镀高反膜,外表面略倾斜.焦平面屏幕20

由斯托克斯关系式当r很小时：透射光1，2，3…振幅值分别为2.光强公式当r很大时：当r≈１时，它们的强度相差不大，形成为多光束干射．21

复振幅:波的复数表示在考察单色简谐波的波函数时，各场点复函数中的时间相因子都是相同的，故可以将它分离出来。故复波函数考虑单色波迭加时，相同，故可以提出来；复波函数满足与波函数相同的波动方程，复、实描述是等价的；复振幅运算简单；由复振幅容易得到实波函数。复振幅引入复振幅的意义：

转正述职汇报光强度的复振幅表示式且：由：

多光束干涉的强度分布考虑薄膜干涉的等倾条纹。光波实际上在薄膜上下表面多次发生反射与折射。qhnn2n101234561234