迈克尔逊干涉仪定域干涉实验中的几个问题.pdf

第27卷 第2期 齐 鲁 师 范 学 院 学 报 Vo1．27 No．2 2012年4月 JournalofQilu NormalUniversity Apr．2012 迈克尔逊干涉仪定域干涉实验 中的几个 问题 龙爱群 戚焕筠 马跃进 (山东大学信息科学与工程学院，山东 济南 250100) 摘要：详细分析了在扩展光源照明下迈克尔逊干涉仪实验中常出现的几个问题 ，并提出了相应的解决方案， 对理解和指导实验具有实际意义。 关键词：迈克尔逊干涉仪；干涉条纹；钠灯 中图分类号：0436 文献标识码 ：A 文章编号：1008—2816(2012)02—0110一o4 1 引言 迈克尔逊干涉仪是用分振幅法得到双光束而 实现干涉的仪器，易于帮助学生认识和理解光的 干涉现象，分析光波的各类干涉。迈克尔逊干涉仪 实验是大学物理中重要的基础实验之一，实验 中 常采用扩展光源(钠灯)照明干涉仪，观察等倾干 涉和等厚干涉现象，并测量光波波长和钠黄光的 波长差等 ¨l2J。由于教材表述简单，部分学生对其 S 原理掌握不扎实，或者 由于操作不规范破坏 了原 有的正确光路，使得实验中遇到一些难 以及时分 析和处理的问题。本文就迈克尔逊干涉仪定域干 涉实验 中常出现的几个问题进行分析，并提出了 合理的解决方案 。 2 仪器结构与工作原理 图1示出迈克尔逊干涉仪的基本结构 (俯视 图1 迈克尔逊干涉仪的结构及等倾干涉光路 图)J。G 和 G’是沿与水平方位成45。放置的厚度和 从光源上某点发出的光线在 G 的后表面 (镀 折射率都完全相同的一对平行玻璃板， 与 是两 有半反射、半透射膜)上某点 A分为光强度差不多 面平面反射镜，大体上分别沿水平与竖直方向放置， 相等的反射光和透射光，G 称为分光板。反射光 其倾角可以微调， 的位置是固定的， 可沿导轨前 1经M 反射后再穿过G 射向L；透射光2经 M 后移动。S为扩展光源 ，为观测透镜，兀为接收平面 反射后穿过G ，再经 G 后表面反射射向L，两束 (L与兀可用人眼代替)。 光在兀面上某点相交。由于光线 1前后共通过G 三次，而光线2只通过G 一次，有了G：，它们在玻 璃中的光程便相等了，于是计算这两束光的光程 收稿 日期：2012—2—12 作者简介：龙爱群(1963一)，女，山东济南人，讲师。 总第150期 齐鲁师范学院学报 差时，只需计算两束光在空气中的光程差就可以 相等，但干涉条纹却不清晰，甚至看不到干涉条 了，G 称为补偿板。若作出M 关于G 后表面的 纹。可能的原因是：由于钠黄光是个准单色光，是 镜像M：，则干涉效应和 M 与M 间 “形成”的空 由589．Ohm(A。)和589．6nm(A)两个波长相近的 气薄膜的干涉等效 j。当M 与 M：平行或夹角 光混合而成的，它们将各 自产生一套干涉条纹，干 很小时，两反射光的光程差 △为 ¨ ： 涉场中的强度分布则是两组干涉条纹的非相干叠 ，从 明条纹 加。，移动时，干涉条纹的视见度将发生周期性的 △ ∞ 1(2．j}+1)-Afi-暗条纹 1【) 变化。设当h=h 时，A 和A 均为亮条纹 (A A)，视见度最佳，有： 其中，h为 “空气膜的厚度”，i为光线对 的或 2h