大学物理第三章3迈克尔逊干涉仪.ppt

3.8.1 干涉仪迈克尔逊干涉仪3.8.2 干涉条纹的可见度作业：327、328,3.8.1 干涉仪迈克尔逊干涉仪,干涉仪是根据光的干涉原理制成的精密测量仪器，它可精密地测量长度及长度的微小改变等。在现代科学技术中有着广泛的应用。干涉仪的种类很多，这里只介绍在科学发展史上起过重要作用并在近代物理和近代计量的发展上仍起着重要作用的迈克尔逊干涉仪。,迈克耳逊干涉仪,一.仪器结构、光路,一.仪器结构、光路,半透半反膜,M1和M2是精密磨光的平面反射镜，分别装在相互垂直的两臂上，M1固定，M2而可通过精密丝杆沿臂长的方向移动。,G1和G2是两块完全相同的玻璃板,G2被称为补偿板，是为了使光束1也同光束2一样地三次通过玻璃板，以保证两光束间的光程差不致过大。,M1和M2与G1和G2 成45角倾斜安装。,在G1的后表面上镀有半透明的银膜，能使入射光分为振幅相等的反射光和透射光。,二.干涉结果分析,由于G1银膜的反射，使在M2 附近形成M1的一个虚像M1,当调节M1使M1与M2相互精确地垂直，在屏幕上可观察到圆形的等倾条纹，如果M1与M2偏离相互垂直的方向，这时就能观察到等厚直条纹。,因此光束1 和光束2 的干涉等效于由M2 和M1之间空气薄膜产生的干涉。,等厚干涉条纹,等倾干涉条纹,二.干涉结果分析,当条纹为等倾条纹时，移动M2，相当于改变M2 和M1之间空气薄膜的厚度，此时干涉条纹会出现条纹“吞进”或“冒出”的现象“吞进”或“冒出”的条纹数与移动距离的关系,即,干涉条纹每移动一条相当于空气薄膜厚度改变.两臂光程差也改变,三.应用：,测量微小位移,测折射率,测光谱线的波长和精细结构,1907年，迈克耳逊获得诺贝尔奖,例1,如图在光路2中，插入厚度为h 的玻璃板，已知测得条纹冒出的数目为N，所用光源的波长为，求玻璃的折射率n,解：,插入厚度为h 的玻璃板使的光束2要比光束1多走一段光程，在屏幕相遇所附加光程差为,3.8.2 干涉条纹的可见度,问题：,反射式牛顿环的干涉条纹要比透射式牛顿环的干涉条纹清晰。这意味着：相干条件只是产生干涉条纹的必要条件，能否观察到干涉条纹，还有赖其清晰程度。,一干涉条纹可见度（衬比度、对比度、反衬度）,为了描述干涉条纹的清晰程度，常用可见度来定量描述。,其定义为：,干涉条纹中的最大光强。,干涉条纹中的最小光强。,两束光相干叠加时，光强分布为,其值越大干涉条纹的清晰程度越高,为两束光的光强，不随空间位置而变化,为相遇处两束光的相位差，,便形成了光强在空间的不均匀分布，即形成明暗相间的的条纹,空间不同处，不同,从上式可以看出，两束光强度越接近，可见度也越大干涉条纹越清晰，因此观察双光束干涉时，总设法使他们的光强尽量相等,当,衬比度差(V 1),衬比度好(V=1),*可以来解释反射式牛顿环的干涉条纹要比透射式牛顿环的干涉条纹清晰的问题。,对于牛顿环中玻璃和空气的界面来说,