典型的双光束干涉系统及其应用.ppt

二、迈克尔逊干涉仪,迈克尔逊（18521931），美国物理学家，主要贡献在于光谱学和度量学，获1907年诺贝尔物理学奖。,11.5 典型的双光束干涉系统及其应用,迈克尔逊干涉仪是迈克尔逊和莫雷设计出来的一种利用分割光波振幅的方法实现干涉的精密光学仪器。,迈克尔逊干涉仪是1881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：,迈克尔逊莫雷以太漂移实验；第一次系统地研究了光谱线的精细结构；首次将光谱线的波长与标准米进行了比较，建立了以光波长为基准的标准长度。,迈克尔逊干涉仪的结构,M2关于D的像M2与M1平行与否，所成的虚空气平板就会有虚平行平板和虚楔形平板之分。光线I和II是从通过一条光线经过D分光获得。整个仪器的原理就是双光束干涉,如果调节M2，使得 M2 与 M1 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径和角间距理论来分析,迈克尔逊干涉仪的等倾干涉,当 M1 向 M2 移动时(虚平板厚度减小)，圆环条纹向中心收缩，并在中心一一消失。条纹会变粗(因为 h 变小，角间距1变大)，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，M1就会移动一个/2的距离。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M1移动的距离。,当 M1与 M2完全重合时，因为对于各个方向入射光的光程差均相等，所以视场是均匀的。,如果继续移动 M1，使 M1 逐渐离开M2，则条纹不断从中心冒出，并且随虚平板厚度的增大，条纹越来越细且变密。,如果调节 M2，使 M2 与 M1 相互倾斜一个很小的角度，且当M2与M1比较接近，观察面积很小时，所观察到的干涉图样近似是定域在楔表面上或楔表面附近的一组平行于楔边的等厚条纹。,迈克尔逊干涉仪的等厚干涉,可以利用等厚干涉理论来分析,迈克尔逊干涉仪的主要优点是两束光完全分开，并可由一个镜子的平移来改变它们的光程差，因此可以很方便地在光路中安置测量样品。这些优点使其有许多重要的应用，并且是许多干涉仪的基础。,在迈克耳孙干涉仪的两臂中分别引入 10 厘米长的玻璃管 A、B，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107.2 条条纹移动，所用波长为546nm。求空气的折射率？,激光比长仪,应用迈克尔逊干涉仪和稳频He-Ne激光器可以进行长度的精密计量。在图所的装置中，光电计数器用来记录干涉条纹的数目,光电显微镜给出起始和终止信号.,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。,量值溯源,