实验原理

迈克尔逊实验仪 的光路如图所示:

   实验中使用两个相干的单色点光源所产生的干涉称为非定域干涉。它的光程差可以用下式来描述:

     

式中k干涉条纹级次,λ为光的波长。

由激光源产生的非定域干涉有如下特点:

1dλ一定时,若θ= 0,光程差δ= 2d最大,即圆心所对应的干涉级次最高,从圆心向外的干涉级次依次降低。

2kλ一定时,若d增大,θ随之增大,则条纹的半径也增大。可以看到,当d增大时,圆环一个个从中心“吐出”后向外扩张,干涉圆环的间隔变小,看上去条纹变细变密;当d减小时,圆环逐渐缩小,最后“吞进”在  中心处,干涉条纹变粗变疏。

   (3)对θ= 0的明条纹,有:δ=2d=kλ可见每“吐出”或“吞进”

一个圆环,相当于S1S2光程差改变一个波长Δδ=λ

 当d变化了Δd时,相应地“吐出”(或 “吞进”)的环数为Δk

  从迈克尔逊干涉仪的读数系统上测出M1移动的距离Δd并数出相应的“

 吐”环数Δk,就可以求出光的波长λ

   用迈克尔逊干涉仪还可以观测扩展的面光源产生的定域干涉条纹。定域干涉条纹的形状和定域的位置取决于M1、M2的位置和取向,可分为等倾干涉等厚干涉

 

 

 

(1) 等倾干涉

图中两光束的光程差为:

     

当M1和M2的间距d一定时,光程差只决定于入射角(出射角)θ。干涉条纹是一系列与不同倾角θ相对应的明暗相间的同心圆环形干涉条纹,称为等倾干涉条纹,与点光源产生的非定域干涉条纹类似。

(2)等厚干涉    

   当M1、M2有一个很小的角度时,M1和M2之间形成楔形空气薄层,就会出现等厚干涉条纹。

当M1和M2之间的夹角很小时,光线“12的光程差仍然可以近似地用式δ表示,其中d是观察点处空气层的厚度,θ仍为入射角。

   当入射角θ不大cosθ1,光程差δ =2d  光程差δ的变化主要决定于厚度d的变化。在楔形上厚度相同的地方光程差相同,因而这种干涉条纹称为等厚干涉条纹。

 

 

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