光场的时间相干性

实验内容1：钠黄光 双线 双线) 实验内容 ：钠黄光(双线
利用氦氖激光实现点光源，从而调出非定域干涉， 利用氦氖激光实现点光源，从而调出非定域干涉， 并使观察屏上出现2 个完整圆环出现在视场中央， 出现在视场中央 并使观察屏上出现2到3个完整圆环出现在视场中央，
利用毛玻璃实现扩展光源，从而给出等倾干涉， 利用毛玻璃实现扩展光源，从而给出等倾干涉， 注意： 注意：条纹不要过密 移去氦氖激光器和扩束镜， 钠光灯替换， 移去氦氖激光器和扩束镜，用钠光灯替换，得到钠 氦氖激光器和扩束镜 黄光的等倾干涉。 黄光的等倾干涉。 转动粗动手轮，观察条纹由清晰－消失－清晰－ 转动粗动手轮，观察条纹由清晰－消失－清晰－消 光拍) 失(光拍)现象
注意事项
• 激光器点亮瞬间高压，注意安全！实验中激光 激光器点亮瞬间高压，注意安全！ 器闪烁或熄灭请及时关闭电源并报告老师。 器闪烁或熄灭请及时关闭电源并报告老师。 • 爱护眼睛！勿直视激光束！ 爱护眼睛！勿直视激光束！ • 光学表面勿触碰，有问题请老师指导解决。 光学表面勿触碰，有问题请老师指导解决。 • 调节螺丝等轻拧轻转，勿硬性操作损坏仪器。 调节螺丝等轻拧轻转，勿硬性操作损坏仪器。 轻拧轻转 • 实验结束时将调节螺丝转至松开位置。 实验结束时将调节螺丝转至松开位置。
•请带实验报告预习部分到考勤册处签 请带实验报告预习部分到考勤册处签 请带实验报告预习部分 并按考勤册上的桌号入座; 到，并按考勤册上的桌号入座; •实验前先阅读并遵守桌面上卡片上的注 实验前先 桌面上卡片上的注 实验前 阅读并遵守桌面上卡片上的 意事项！ 意事项！ •请勿大声喧哗，手机关机或设为振动; 请勿大声喧哗， 请勿大声喧哗 手机关机或设为振动; •请将书包等物品放入实验桌侧下的柜子 请将书包等物品放入实验桌侧下的柜子 里桌面仅留实验用品。 里桌面仅留实验用品。
32＋0.36+0.00621=32.36621 (mm) ＋
记录数据时，如何校准空程差: P229 记录数据时，如何校准空程差
1、微动手轮的“0”刻度值与其读数定标线对齐 、微动手轮的“ 刻度值与其读数定标线对齐 2、粗动手轮的任一分格线与其读数定标线对齐 、 3、两手轮转动方向始终一致，与实验中动反射 、两手轮转动方向始终一致， 镜将要移动的方向对应
－
注意：数条纹前按要求校正读数装置； 注意：数条纹前按要求校正读数装置； 校正读数装置
P235)， 根据数据及δ d＝Nλ / 2计算出 λ (数据表格同书P235)，并与 /2＝ /2对 理论值 λ ＝（λ1＋λ2）/2＝（589.0＋589.6）/2对比分析。
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实验内容2： 实验内容 ：白光
利用氦氖激光实现点光源，从而调出非定域干涉， 利用氦氖激光实现点光源，从而调出非定域干涉， 并使观察屏上出现2 个完整圆环出现在视场中央， 出现在视场中央 并使观察屏上出现2到3个完整圆环出现在视场中央， 利用毛玻璃实现扩展光源(扩束镜也可移去) 利用毛玻璃实现扩展光源(扩束镜也可移去)，从而 给出等倾干涉。注意： 给出等倾干涉。注意：条纹尽量稀疏 调节M 的两个微调螺丝， 调节 2的两个微调螺丝，使M1和M2’之间有很小的夹 之间有很小的夹 直条纹。 得到等厚干涉。缓慢调节粗动手轮得到直条纹 角，得到等厚干涉。缓慢调节粗动手轮得到直条纹。 在毛玻璃和激光器之间放上白炽灯， 在毛玻璃和激光器之间放上白炽灯，缓慢调节微调手 观察白光的干涉条纹。 轮，观察白光的干涉条纹。
白光相干长度Lm 和谱线宽度δλ的估测(只要求 数量级正 确即可)：
λ Lm ≈ δλ
2 0
550nm
白光的干涉条纹隐约要出现到消失过程中动反 白光的干涉条纹隐约要出现到消失过程中动反 隐约要出现到消失 射镜移动的距离。只有几个微米 注意用微调 几个微米， 射镜移动的距离。只有几个微米，注意用微调 手轮！ 手轮！ 选作：有条件的同学可以用相似方法估测一下钠 选作：有条件的同学可以用相似方法估测一下钠 光的相干长度和谱线宽度。 光的相干长度和谱线宽度。
M1 G1 G2
M2
3、细调光路 、 a、点光源入射，均匀照亮分光板；调手轮， 、点光源入射，均匀照亮分光板；调手轮， 观察同心圆条纹 b、屏上出现2－3个完整的圆环 、屏上出现 － 个完整的圆环
读数系统
读数窗口 主尺
微调手轮读数
主尺＋读数窗口＋ 主尺＋读数窗口＋微调手轮读数
增大
主尺＋ 主尺＋读数窗口 ＋微调手轮读数
粗动 手轮
微动Baidu Nhomakorabea手轮
光路图
d G1 G2 M1 M2 1 S 2 E M1
M'2
G1 G2 M2
两束光在空间相遇产生干涉 d 1 干涉条件 ？ 干涉条件 S 2 E 频率相同、振动方向一致、 频率相同、振动方向一致、相位差恒定 M1
M'2
G1 G2 M2
实验原理
问题： 光程差 光程差)过大 问题：d (光程差 过大 导致干涉条纹模糊甚至 消失？ 消失？
光源的时间相干性 光源的时间相干性
相干长度L 相干时间t 相干长度 m 相干时间 m λ02 Lm λ02 Lm ≈ tm = ≈ c c ⋅ δλ δλ 氦氖激光： 在10－7 到10－4 nm量级，Lm 从几米到几公里； δλ
汞、钠光灯：δλ 在0.1nm量级,Lm 大约几厘米； 白炽灯：Lm 仅几个微米；
测量钠黄光两条谱线之间的波长差： 测量钠黄光两条谱线之间的波长差：
∆λ＝λ2－λ1 ≈
λ
－2
2∆d
平均波长 相邻两次条纹可见度最小时对应 的动镜移动距离
编号 d0 d1 d2 d3
条纹吞吐50圈 条纹吞吐50圈 条纹吞吐 圈 条纹吞吐 圈 编号 δd/mm M1的位置 的位置/mm M1的位置 的位置/mm d4 d5 d6 d7
实验内容
1、摆正干涉仪，两反射镜后的螺丝置中间位 、摆正干涉仪， 等距， 置，M1,M2（40mm)等距，激光射向 2中部 等距 激光射向M (勿对眼睛） 勿对眼睛） 勿对眼睛 2、粗调光路 、 a. 调节激光器及 2后的三个螺钉，使激光束垂直 调节激光器及M 后的三个螺钉， 入射到M 并基本沿原路返回（最亮的进入小孔） 入射到 2，并基本沿原路返回（最亮的进入小孔） b. 调M1螺丝，使观察屏上两排光点中最亮的两 螺丝， 光点重合
实验目的
学习并掌握迈克耳逊干涉实验中的光路调节 技术； 技术； 研究光拍现象，进而测量钠黄光两条谱线之 研究光拍现象， 间的波长差； 间的波长差； 白光的干涉条纹， 观察 白光的干涉条纹，估测白光光源的相 干长度和谱线宽度。 干长度和谱线宽度。
实验仪器
氦氖 激光 光源 观察屏
扩束透镜 分光板G 分光板 1 动反射镜 M1 补偿板G 补偿板 2 定反射镜 M2 水平调节 螺丝 竖直调 节螺丝