大学物理第三章3迈克尔逊干涉仪1.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,