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fp干涉仪实验工作原理
FP干涉仪是一种基于光程差引起干涉现象的实验仪器。
其工作原理主要包括以下几个方面：
1. 干涉现象：当两束光线相遇时，由于光的波动性质，会发生干涉现象，即两束光的波峰和波谷相遇时会互相加强，而波峰和波峰、波谷和波谷相遇时会互相抵消。
2. 光程差：在FP干涉仪中，光路被分为两条光路，其中一条光路通过一块凸透镜进入FP腔，另一条光路通过一块平板玻璃进入FP腔。
由于两条光路的光程不同，形成了光程差，即两束光在干涉仪内部经过不同长度的光程。
3. 干涉条纹：当两束光线重新合成时，由于光程差的存在，会形成干涉条纹。
干涉条纹是利用干涉现象产生的明暗相间的条纹，用来表示光程差的大小和变化。
4. 光程差的变化：通过改变FP干涉仪中的光程差，可以得到不同的干涉条纹。
通过移动平板玻璃或改变光源的位置来调节光程差，可以观察到干涉条纹的变化。
5. 干涉仪的应用：FP干涉仪可用于测量物体的厚度、透明薄膜的折射率、空气的折射率等。
其高精度的测量特性使其在科学研究、材料分析、光学工程等领域有广泛应用。
实验十六 迈克尔逊干涉仪的调整与应用光的干涉现象是光的波动性的一种表现，是物理光学的重要研究对象之一。
迈克尔逊干涉仪是美国物理学家A.A.Michelson 在1881年为研究“以太”漂移而精心设计的，它是一种利用分割光波振幅的方法实现干涉的精密光学仪器，在近代物理和计量技术中有着广泛的应用。
例如，可用迈克尔逊干涉仪测量光波的波长、微小长度、光源的相干长度，用相干性较好的光源可对较长的长度作精密测量，以及可用它来研究温度、压力对光传播的影响等。
【实验目的】1．掌握迈克尔逊干涉仪的工作原理和结构，学会它的调整方法和技巧；2．了解等倾干涉条纹与等厚干涉条纹形成的条件和变化规律； 3．学会用迈克尔逊干涉仪测量单色光波长； 4．（选做）测量钠黄光双线的波长差、钠光的相干长度； 5．（选做）学会用迈克尔逊干涉仪测量透明玻璃板的厚度。
【实验仪器】迈克尔逊干涉仪、Ne He 激光器、钠光灯、白光光源、毛玻璃、扩束镜等。
【实验原理】1. 迈克尔逊干涉仪的光路迈克尔逊干涉仪有多种多样的形式，其基本光路如图5.16.1所示。
从光源S 发出的一束光，在分束镜A 的半反射面M 上被分成光强近似相等的反射光束1和透射光束2。
反射光束1射出A 后投向反射镜2M ，反射回来再穿过A ；光束2经过补偿板B 投向反射镜1M ，反射回来再通过B ，在半反射面M 上反射。
于是，这两束相干光在空间相遇并产生干涉，通过望远镜或人眼可以观察到干涉条纹。
补偿板B 的材料和厚度都和分束镜A 相同，并且与分束镜A 平行放置，其作用是为了补偿反射光束1因在A 中往返两次所多走的光程，使干涉仪对不同波长的光可以同时满足等光程的要求。
2. 等倾干涉图样(1) 产生等倾干涉的等效光路S1M 图5.16.1 迈克尔逊干涉仪光路图如图 5.16.2所示（图中没有绘出补偿板B ），观察者自O 点向2M 镜看去，除直接看到2M 镜外，还可以看到1M 镜经分束镜A 的半反射面M 反射的像1M '。
第1篇一、实验目的1. 观察光的偏振现象，加深对光偏振理论知识的理解。
2. 学习并掌握直线偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光的产生方法。
3. 熟悉偏振片的检验方法，分析不同偏振光之间的相互关系。
4. 掌握利用偏振光进行相关物理量的测量。
二、实验原理偏振光是指光波的振动方向在传播过程中限定在一个平面内的光。
根据振动方向的不同，偏振光可分为以下几种类型：1. 自然光：光波的振动方向在垂直于传播方向的平面内，且在各个方向上都有振动。
2. 线偏振光：光波的振动方向在传播方向的垂直平面内，且只有一个方向上的振动占主导地位。
3. 圆偏振光：光波的振动方向在传播方向的垂直平面内，且振动方向呈圆形。
4. 椭圆偏振光：光波的振动方向在传播方向的垂直平面内，且振动方向呈椭圆形。
本实验主要利用偏振片、波片等光学元件来产生和检验不同类型的偏振光，并分析它们之间的相互关系。
三、实验仪器1. 氦氖激光器2. 偏振片（两块）3. 1/4 波片（两块）4. 波片厚度计5. 光具座6. 白屏7. 刻度盘四、实验步骤1. 直线偏振光的产生与检验1. 将氦氖激光器发出的光通过偏振片，得到一束线偏振光。
2. 将线偏振光照射到白屏上，观察光斑形状。
3. 将另一块偏振片放在光路中，调整其角度，观察光斑的变化。
4. 当两块偏振片的光轴夹角为90°时，光斑消失，说明入射光为线偏振光。
2. 圆偏振光的产生与检验1. 将氦氖激光器发出的光通过1/4 波片，得到一束圆偏振光。
2. 将圆偏振光照射到白屏上，观察光斑形状。
3. 将另一块偏振片放在光路中，调整其角度，观察光斑的变化。
4. 当两块偏振片的光轴夹角为45°时，光斑形状不变，说明入射光为圆偏振光。
3. 椭圆偏振光的产生与检验1. 将氦氖激光器发出的光通过两块1/4 波片，得到一束椭圆偏振光。
2. 将椭圆偏振光照射到白屏上，观察光斑形状。
3. 将另一块偏振片放在光路中，调整其角度，观察光斑的变化。
菲索干涉仪之基本原理发布时间:2008-4-2 20:01:46 返回菲索干涉仪菲索干涉仪（图1）又可称为光学平板，通常用来检验经过研磨或抛光加工的工件，例如测微器砧座、精测块规、卡规、精密研磨平面、光学玻璃皆可使用菲索干涉仪来检验。
其加工状况。
利用菲索干涉仪作检验的工件，表面须经过研磨或抛光加工，以求工件表面之反射光线有足够强度，以便与菲索干涉仪的作用面所反射光线相干涉而形成色带，因此一般加工表面，因为表面不光滑或太粗糙，工件表面之反射光线太弱，与菲索干涉仪的作用面所反射光线相干涉而形成色带也太弱而无法分辨，另外，工件表面太粗糙时，空气楔间隔也太大，造成条纹太密，以致肉眼无法观察。
图 1 菲索干涉仪菲索干涉仪利用光波干涉原理而形成明暗相间的色带，很多场合都只把菲索干涉仪当作定性分析的工具，但事实上，以此色带的数目及形状便可以作微小尺寸，菲索干涉仪的原理可由光的干涉原理来解释，菲索干涉仪部份反射镜与反射面的空气楔间隔为 d，则菲索干涉仪部份反射镜的作用面与工件表面分别会反射光线，因为工件反射面所反射的光比菲索干涉仪部份反射镜的作用面所反射光线多走了 2d 的光程差，因此造成两道光干涉所需之相位差，因而形成干涉条纹，干涉条纹可以肉眼观察，亦可以CCD 照相取得，由黑色干涉条纹数可以推算出空气楔间隔的大小，考虑光波从疏介质进入密介质波前相位改变 180 度，其黑色干涉条纹之公式如下:2d = (n +1/2 )n :为条纹数d :空气间距λ :空气间光波的波长在作干涉条纹之定量分析时，并不须刻意去找寻接触点或基准点，若光学平板与工件被测面呈一微小角度相交，其上所产生出的条纹分别表示菲索干涉仪与被测面相对点的空气楔高度。
我们可以任意令工件表面某点为基准点，依此向前后左右推得工件表面整体的空气楔高度，最后将光学平板之倾斜高度扣掉，即得工件被测面之表面起伏情形。
初次使用菲索干涉仪的人可能会迷惑于干涉条纹数常因空气楔高度的改变而改变，亦即将菲索干涉仪之光学平镜下压时，干涉条纹数目通常变少，干涉条纹间隔加大，但如扣掉菲索干涉仪之光学平镜倾斜高度，则工件被测面之表面起伏情形结果应一致。
第6卷 第2期2013年4月 中国光学 Chinese Optics Vol.6 No.2 Apr.2013 收稿日期:2012⁃12⁃11;修订日期:2013⁃02⁃17 基金项目:国家科技重大专项(02专项)资助项目(No.2009ZX02205)文章编号 1674⁃2915(2013)02⁃0244⁃07菲索干涉仪中精确移相的实现苏志德1,2,史振广1,彭 吉1,隋永新1∗,杨怀江1(1.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室,吉林长春130033;2.中国科学院大学,北京100049)摘要:为了实现移相式菲索干涉仪对光学元件面形的高精度测量,建立了干涉仪同步采集移相系统,并对精确移相方法进行了研究。
介绍了移相系统的构成和工作原理,计算了测量过程中移相器的速度。
针对PZT 移相器在移相过程中会引入离焦误差,并存在加速段和减速段的问题,详细设计了移相器的行进过程。
最后,对移相器的性能进行了标定。
在改造后的干涉仪上开展了重复性验证实验,结果表明:干涉仪可以获得λ/11340的RMS 测量重复性。
对改造后干涉仪与Zygo 公司生产的Verifire XP /D 干涉仪的测量精度做了比对实验,结果显示:相同元件下两者测量结果的面形RMS 之差约为0.9nm,表明提出的移相系统及移相方法在重复性和准确度方面都能满足纳米级面形测量的要求,为研制高精度移相干涉仪奠定了基础。
关 键 词:菲索干涉仪;移相系统;同步采集;面形测量;标定中图分类号:TH744.3 文献标识码:A doi:10.3788/CO.20130602.0244Implementation of accurate phase shift in Fizeau interferometerSU Zhi⁃de 1,2,SHI Zhen⁃guang 1,PENG Ji 1,SUI Yong⁃xin 1∗,YANG Huai⁃jiang 1(1.State Key Laboratory of Applied Optics ,Changchun Institute of Optics ,Fine Mechanics and Physics ,Chinese Academy of Sciences ,Changchun 130033,China ;2.University of Chinese Academy of Sciences ,Beijing 100049,China )∗Corresponding author ,E⁃mail :suiyx @Abstract :To realize the high accuracy measurement of optical surfaces by a phase⁃shifting Fizeau interferome⁃ter,a synchronous acquisition phase⁃shifting system in the interferometer was established,and an accurate phase shifting method was researched.First,the composition and working principle of the phase⁃shifting sys⁃tem were introduced.Then,the velocity of PZT phase shifter during measurement was calculated.Since there exist defocus errors as well as speed⁃up and speed⁃down steps during phase shift,the moving process of phase shifter was detailedly designed.Finally,the phase shifter was calibrated.A verified experiment was carried out on the modified interferometer,and it shows that the RMS simple repeatability is λ/parative measurement was also carried out with two same components between the modified interferometer and the Veri⁃fire XP /D interferometer(Zygo company),and the RMS difference is about 0.9nm.It can be seen that the repeatability and accuracy of this phase⁃shifting system and phase⁃shifting method have satisfied the require⁃ment of nano⁃scale form measurement,which can provide references for developing high accuracy phase⁃shift⁃ing interferometers.Key words:Fizeau interferometer;phase⁃shifting system;synchronous acquisition;surface measurement;cali⁃bration1 引 言 光学干涉测量技术是以光波干涉原理为基础,以光的波长为单位的一种计量测试方法,是检测光学系统、光学元件较为有效、准确的方法之一。
迈克尔逊干涉仪研究性实验报告----ef36b554-6ebc-11ec-be1e-7cb59b590d7d摘要迈克尔逊干涉仪是迈克尔逊和莫雷于1883年设计的一种精密光学仪器，用于研究以太漂移。
它采用部分振幅法产生两束光束来实现干涉。
通过调整干涉仪，可以产生等厚干涉条纹和等倾干涉条纹。
迈克尔逊干涉仪首次以光的波长为基准，将人体精度精确测量到纳米级。
它对现代物理学和现代计量科学产生了重大影响，并得到了广泛的应用，特别是在20世纪60年代激光出现之后。
一、实验原理1.迈克尔逊干涉仪的光路如图1所示，从光源发出的遗嘱光射在分束板p1上，将光束分为两部分：一部分从p1的半反射膜处反射，射向平面镜m2；另一部分从p1透射，射向平面镜m1。
因p1和全反射镜m1、m2均成45°角，所以两束光均垂直射到m1、m2上。
从m2反射回来的光透过半反射膜；从m1反射回来的光被半反射膜反射。
二者汇聚成一束光，在e处即可观测到干涉条纹。
光路中另一平行平板p2与p1平行，其材料及厚度与p1完全相同，以补偿两束光的光程差，成为补偿板。
反射镜M1固定，M2在精密导轨上来回移动，以改变两光束之间的光程差。
M1和M2背面有三个螺钉，用于调整平面镜的方向。
M1底部有两个相互垂直的弹簧。
松开它们可以使M1支架轻微变形，以精确调整M1。
在图1所示的光路中，m1’是m1被p1半反射膜反射所形成的虚像。
对观察者而言，两相干光束等价于从m1’和m2反射而来，迈克尔逊干涉仪所产生的干涉花纹就如同m1’与m2之间的空气膜所产生的干涉花纹一样。
若m1’、m2平行，则可视作折射率相同、夹角恒定的楔形薄膜。
2.单色电光源的非定域干涉条纹图21如图2所示，M2'与M1平行，距离为d。
点光源s发出的光束，对于M2'，与s'发出的光相同，即SG=s'g；对于e处的观察者，由于M2的镜面反射，s’点光源与S2处的相同，即s’M2=m2s2。
实验15 迈克耳孙干涉仪的调节与使用19世纪末，美国物理学家迈克尔孙（A.A.Michelson ）为测量光速，依据分振幅产生双光束实现干涉的原理，设计制造了迈克尔孙干涉仪这一精密光学仪器。
迈克尔孙与其合作者用这仪器完成了相对论研究中具有重要意义的“以太”漂移实验，实验结果否定了“以太”的存在，为爱因斯坦建立狭义相对论奠定了基础。
在近代物理学和近代计量科学中，迈克尔孙干涉仪不仅可以观察光的等厚、等倾干涉现象，精密地测定光波波长、微小长度、光源的相干长度等，还可以测量气体、液体的折射率等。
迈克尔孙1907年获诺贝尔物理学奖。
迈克尔孙干涉仪的基本原理已经被推广到许多方面，研制成各种形式的精密仪器，广泛地应用于生产和科学研究领域。
近年来，美国物理学家正在用40m ×40m 的迈克尔孙干涉仪探测引力波。
1 [实验目的]1.1了解迈克耳孙干涉仪的基本结构，学习其调节和使用方法。
1.2观察各种干涉条纹，加深对薄膜干涉原理的理解。
1.3测定激光的波长。
2 [实验仪器]迈克耳孙干涉仪(WSM-100型)，多束光纤激光器，钠光灯。
3 [仪器介绍]WSM-100型迈克耳孙干涉仪的主体结构如图16-1所示，主要由底座、导轨、拖板、定镜、读数及传动系统、附件等六个部分组成。
3.1底座底座由生铁铸成，较重，确保证了仪器的稳定性。
由三个调平螺丝9支撑，调平后可以拧紧锁紧圈10以保持座架稳定。
3.2导轨导轨7由两根平行的长约280毫米的框架和精密丝杆6组成，被固定在底座上精密丝杆穿过框架正中，丝杆螺距为1毫米，如图16-2所示。
3.3拖板部分拖板是一块平板，反面做成与导轨吻合的凹槽，装在导轨上，下方是精密螺母，丝杆穿过螺母，当丝杆旋转时，拖板能前后移动，带动固定在其上的移动镜11（即M 1）在导轨面上滑动，实现粗动。
M 1是一块很精密的平面镜，表面镀有金属膜，具有较高的反射率，垂直地固定在拖板上，它的法线严格地与丝杆平行。
研究光的干涉现象的实验方法与数据处理光的干涉现象一直以来都是物理学研究的热门课题之一。
干涉现象指的是两个或多个波源发出的光波相互叠加而产生的衍射和干涉现象。
研究光的干涉现象能够帮助我们更深入地理解光的本质以及其在生活中的应用。
本文将介绍一些研究光的干涉现象的实验方法和数据处理技术。
首先，进行研究光的干涉现象的实验时，我们需要一个光源。
辐射可以是单光源，也可以是多光源。
常见的实验设备包括光源（如激光器、光波发生器）、分光仪、干涉仪、干涉片、干涉图样等。
在进行实验之前，我们需要确定实验的目的和参数。
例如，我们可能想要研究干涉现象的特征和规律，或者分析不同参数（如光源频率、光源距离、干涉板材料等）对干涉现象的影响。
根据实验目的和参数，我们可以选择合适的实验方法和仪器。
接下来，我们可以使用分光仪将光分成两束，并将它们引导到干涉仪中。
干涉仪是一个精密的光学仪器，可以测量和分析干涉现象。
一种常见的干涉仪是迈克尔逊干涉仪。
在迈克尔逊干涉仪中，光线分为两束，分别通过两个反射镜反射回来，然后再次相交形成干涉图样。
在干涉仪中，我们可以使用干涉片来调节光线的相位差。
干涉片是一种手段，用于使某些特定光波相位变化。
通过旋转或调节干涉片，我们可以改变光波的相位差，从而观察到干涉现象的变化。
一旦我们获得了干涉图样，我们就可以开始对数据进行处理。
干涉图样通常呈现出条纹状，我们可以使用数学方法分析这些条纹的特征。
例如，我们可以测量条纹的间距、条纹的数目、条纹的亮度等。
这些数据可以帮助我们了解光波的相位变化和干涉现象的性质。
在进行数据处理时，我们可以使用计算机软件来分析和处理数据。
例如，我们可以使用图像处理软件来测量条纹的间距和亮度，或者使用数学建模软件来拟合条纹的形状和曲线。
这些工具可以帮助我们更快、更准确地处理干涉现象的数据。
此外，我们还可以使用光干涉的方法来研究其他现象，如薄膜干涉、双缝干涉等。
通过选择合适的实验方法和数据处理技术，我们可以进一步深入研究这些现象，探索光的波动性和干涉现象的奥秘。
光的干涉实验的步骤和数据处理方法光的干涉实验是一种经典的实验方法，用于研究光的波动性质。
通过观察干涉条纹的变化，可以得到光的波长和相干长度等重要参数。
本文将介绍光的干涉实验的基本步骤和常用的数据处理方法。
一、实验步骤1. 实验器材准备首先，我们需要准备一些实验器材，包括光源、分光镜、透镜、干涉装置等。
光源可以选择激光器或者白光源，分光镜用于将光源分成两束相干光，透镜用于调节光线的聚焦程度，干涉装置则包括反射镜、透射板等。
2. 调整干涉装置将干涉装置放置在光源的前方，调整反射镜和透射板的角度，使得两束光线分别经过反射和透射后再次相遇。
这样，就可以产生干涉现象。
3. 观察干涉条纹在干涉装置的输出端放置一个屏幕或者干涉仪，用于观察干涉条纹。
当两束光线相遇时，会形成明暗相间的干涉条纹。
通过调节反射镜和透射板的角度，可以改变干涉条纹的形状和间距。
4. 记录实验数据观察干涉条纹的变化，并记录下来。
可以使用显微镜或者干涉仪来放大干涉条纹，以便更加准确地测量。
二、数据处理方法1. 测量干涉条纹的间距干涉条纹的间距是光的波长和相干长度的重要参数。
可以使用显微镜或者干涉仪来测量干涉条纹的间距。
将干涉条纹放大后，使用标尺或者测微器来测量相邻两个暗纹或者亮纹之间的距离。
重复测量多组数据，取平均值作为最终结果。
2. 计算光的波长根据干涉条纹的间距和干涉装置的参数，可以计算出光的波长。
假设干涉装置的倾角为θ，两束光线的夹角为α，则干涉条纹的间距d满足以下关系式：d = λ/(2sinθ) = λ/(2sinα/2)其中，λ为光的波长。
通过测量干涉条纹的间距和干涉装置的参数，可以计算出光的波长。
3. 确定相干长度相干长度是指两束相干光线在干涉装置中保持相干的最大长度。
可以通过测量干涉条纹的消失长度来确定相干长度。
当两束光线的相位差超过π时，干涉条纹就会消失。
测量干涉条纹消失时两束光线的夹角，再结合光的波长，可以计算出相干长度。
激光干涉仪中基于相移技术的相位测量方法研究激光干涉仪是一种常用的光学测量仪器，广泛应用于科学研究和工程领域。
相位测量是激光干涉仪中的一个重要问题，因为它能够提供精确的位移和距离测量。
在过去的几十年里，相位测量方法得到了很大的发展，并且相移技术作为一种有效的相位测量方法被广泛应用。
一、激光干涉仪基本原理激光干涉仪利用激光光源的干涉现象实现测量。
其基本原理是，当两束光线从不同的路径到达同一点时，它们会干涉形成干涉条纹。
通过测量干涉条纹的变化，可以获得待测物体的位移、形变等信息。
二、相位测量方法的意义相位是描述波动状态的重要参数，通过测量相位的变化，可以得到待测物体的位移信息。
对于激光干涉仪而言，相位测量的精确度直接影响到测量结果的准确性。
因此，研究相位测量方法具有重要的实际意义。
三、相移技术的基本原理相移技术是一种基于干涉条纹的相位测量方法。
它通过在测量过程中改变相位差，从而获得待测物体的相位信息。
常用的相移技术有全息相移技术、正交相移技术等。
四、全息相移技术全息相移技术是一种基于全息干涉的相位测量方法。
它利用全息记录的特性，通过调整全息干涉图的相位差，从而实现相位的测量。
全息相移技术具有高精度、非接触性等优点，在实际应用中被广泛采用。
五、正交相移技术正交相移技术是一种基于正交光束的相位测量方法。
它将激光光束分成若干个正交的光束，通过调整正交光束的相位差，实现对待测物体相位的测量。
正交相移技术具有简单、快速、准确的特点，广泛应用于光学测量领域。
六、相位测量方法的研究进展随着科学技术的不断发展，相位测量方法也得到了很大的进展。
例如，基于调制方法的相位测量技术、基于时间编码的相位测量技术等。
这些新的相位测量方法在提高测量精度、扩展应用领域等方面具有重要作用。
七、结论激光干涉仪中的相位测量方法是研究的热点之一，其中基于相移技术的方法具有重要的意义。
全息相移技术和正交相移技术是目前应用较广泛的相位测量方法，它们可以在激光干涉仪中实现高精度、准确的相位测量。
实验八迈克尔逊干涉仪的调节和使用迈克尔逊干涉仪是一种典型的用分振幅法产生双光束以实现干涉的精密光学仪器．通过调整该干涉仪，可以产生等倾条纹，也可以产生等厚条纹和非定域条纹，还可以用来研究普通光源的时间相干性．相干光源的获取除用激光外，在实验室中一般是将普通钠光源采用分振幅法使其在空间经不同路径会合后产生干涉．·实验目的1．了解迈克尔逊干涉仪的结构及特点、学会调节和使用方法；2．调出面光源的等倾条纹，观察其特点，掌握条纹随动臂的变化规律；测量钠D双线的平均波长及波长差，加深对时间相干性的理解；3．调出点光源非定域条纹，并测量激光源的波长；了解观察复色白光的零级等厚条纹和面光源的等厚干涉条纹．（选做）·实验仪器迈克尔逊干涉仪，钠灯，毛玻璃屏，扩束镜，孔屏，激光光源等．图8-1为迈克尔逊干涉仪实物图．图8-2是迈克尔逊干涉仪的光路示意图，图中M1和M2是在相互垂直的两臂上放置的两个平面反射镜，其中M2是固定的；M1由精密丝杆控制，可沿臂轴前、后移动，移动的距离由刻度转盘(粗读和细读两组刻度盘组合而成)读出，仪器前方粗动手轮最小分格为10-2mm,右侧微动手轮的最小分格为10-4mm,可估读至10-5mm．在两臂轴线相交处，有一与两轴成45°角的平行平面玻璃板G1，它的后表面上镀有半透（半反射）的银膜，以便将入射光分成振幅接近相等的反射光1和透射光2，故G1又称为分光板．G2也是平行平面玻璃板，与G1平行放置，厚度和折射率均与G1相同．由于它补偿了光线1和2因穿越G1次数不同而产生的光程差，故称为补偿板．从扩展光源S射来的光在G1处分成两部分，反射光1经G1反射后向着M1前进，透射光2透过G1向着M2前进，这两束光分别在M1、M2上反射后逆着各自的入射方向返回，最后都达到E处．因为这两束光是相干光，因而在E处的观察者就能够看到干涉条纹．由M 2反射回来的光在分光板G 1的第二面上反射时，如同平面镜反射一样，使M 2在M 1附近形成M 2的虚像M 2′，因而光在迈克尔逊干涉仪中自M 1和M 2的反射相当于自M 1和M 2′的反射．由此可见，在迈克尔逊干涉仪中所产生的干涉与空气薄膜所产生的干涉是等效的．当M 1和M 2′平行时(此时M 2和M 1严格互相垂直)，将观察到环形的等倾干涉条纹．一般情况下，M 2和M 1形成一空气劈尖，因此将观察到近似平行的干涉条纹(等厚干涉条纹)．图8-1 实物照片 图8-2迈克尔逊干涉仪光路图·实验原理一、单色光波长的测定用波长为λ的单色光照明时，迈克尔逊干涉仪所产生的环形等倾干涉圆条纹的位置取决于相干光束间的光程差，而由M 1和M 2反射的两列相干光波的光程差为：(8-1)i d cos 2=Δ其中i 为反射光1在平面镜M ２上的入射角．对于第k 条纹，则有λj i d j =cos 2 (8-2)当M 1和M 2′ 的间距逐渐增大时，对任一级干涉条纹，例如d j 级，必定是以减少的值来满足(8-2)式的，故该干涉条纹间距向变大(值变小)的方向移动，即向外扩展．这时，观察者将看到条纹好像从中心向外“涌出”，且每当间距增加j i cos j i j i cos d 2/λ时，就有一个条纹涌出．反之，当间距由大逐渐变小时，最靠近中心的条纹将一个一个地“陷入”中心，且每向中心陷入一个条纹，间距d 的改变必为d2/λ．因此，当 M 1镜移动时，若有N 个条纹陷入中心，则表明M 1相对于M 2移近了2λNd =Δ (8-3)反之，若有N 个条纹从中心涌出来时，则表明M 1相对于M 2移远了同样的距离．如果精确地测出M ２移动的距离d Δ，则可由(8-3)式计算出入射光波的波长． 二、测量钠光的双线波长差钠光D 线两条谱线的波长分别为0.5891=λnm 和6.5892=λnm ，移动M 1，当光程差满足两列光波1和2的光程差恰为1λ的整数倍，而同时又为2λ的半整数倍，即：2211)21(λλ+=j j (8-4)这时1λ光波生成亮环的地方，恰好是2λ光波生成暗环的地方．如果两列光波的强度相等，则在此处干涉条纹的视见度应为零(即条纹消失)．那么干涉场中相邻的2次视见度为零时，光程差的变化应为：21)1(λλ+==Δj j L (j 为较大整数) (8-5)由此得LjΔ==−21221λλλλλ (8-6)于是LLΔ=Δ=−=Δ22121λλλλλλ (8-7)式中为1λ、2λ的平均波长．对于视场中心来说，设M 1镜在相继2次视见度为零时移动距离为，则光程差的变化d ΔL Δ应等于2，所以d ΔdΔ=Δ22λλ (8-8)对钠光λ＝589．3 nm ，如果测出在相继2次视见度最小时，M 1镜移动的距离Δd ,就可以由（8-8）式求得钠光D 双线的波长差．三、点光源的非定域干涉图8-3 点光源非定域干涉激光器发出的光，经短焦距凸透镜L会聚于S点．S点可看做一点光源，经G1(G1未画)、M1、M2′的反射，也等效于沿轴向分布的2个虚光源S1′、S2′所产生的干涉．因S1′、S2′发出的球面波在相遇空间处处相干，所以观察屏E放在不同位置上，则可看到不同形状的干涉条纹，故称为非定域干涉．当E垂直于轴线时(见图8-3)，屏上出现同心圆形条纹，光程差的改变依赖倾角和膜厚两个因素，在圆环中心处，光程差最大，条纹级次最高，中心环的变化规律与等倾条纹计算公式（8-3）式相同，此处不再赘述．·实验内容与步骤一、等倾干涉现象的观察及钠光D双线平均波长的测定1．点燃钠光灯，使之经过装有叉丝的毛玻璃屏照射分光板G1，且叉丝与分光板G1、平面镜M2等高共轴．转动粗调手轮，使M2镜距分光板G1的中心与M1镜距分光板G1的中心大致相等．2． 眼睛透过G1直视M1镜，可看到3个叉丝像．细心调节M1镜后面的 3 个调节螺钉，使两个叉丝像重合，如果难以重合，可略微调节一下M2镜后的3个螺钉．当两个叉丝像完全重合时，将看到有明暗相间的干涉环，再细调平面镜后的螺钉，使条纹成圆形．若干涉环模糊，可轻轻转动前方粗调手轮，使M1镜移动一下位置，干涉环就会出现．3．再仔细调节M2镜的2个拉簧螺丝，直到把干涉环中心调到视场中央，并且使干涉环中心随观察者的眼睛左右、上下移动而移动，但干涉环不发生“涌出”或“陷入”现象，这时观察到的干涉条纹才是严格的等倾干涉．4．测钠光D双线的平均波长λ．先调仪器零点，方法是：将微调手轮沿某一方向(如顺时针方向)旋至零，同时注意观察读数窗刻度轮旋转方向；保持刻度轮旋向不变，转动粗调手轮，让读数窗口基准线对准某一刻度，使读数窗中的刻度轮与微调手轮的刻度轮相互配合．5．始终沿原调零方向，细心转动微调手轮，观察并记录每“涌出”或“陷入”50个干涉环时，M1镜位置，连续记录6次．6．用逐差法求出钠光D双线的平均波长，并与标准值进行比较．二、测定钠光D双线的波长差1．以钠光为光源调出等倾干涉条纹．2．用粗调手轮移动M1镜，使视场中心的视见度最小，记录M1镜的位置；沿原方向继续移动M1镜，使视场中心的视见度由最小到最大直至又为最小，再记录M1镜位置．3．实际实验中因为视见度模糊区很宽，难以准确测得，故可利用拓展量程法去减小单次测量的随机误差．读出连续共6个视见度最小时M1镜的位置差，求出这5个间隔的平均值为Δd，代入（8-8）式计算D双线的波长差．三、选做内容1．点光源非定域干涉现象观察方法步骤仿照等倾条纹自拟．2．观察等厚干涉和白光干涉条纹在等倾干涉基础上，移动M1镜，使干涉环由细密变粗疏，直到整个视场条纹变成等轴双曲线形状时，说明M2与M2′接近重合．细心调节水平式垂直拉簧螺丝，使M1与M2′有一很小夹角，视场中便出现等厚干涉条纹，观察和记录条纹的形状、特点．用白炽灯照明毛玻璃(钠光灯不熄灭)，缓慢地旋转微动手轮，M1与M2′达到“零光程”时，在M1与M2′的交线附近就会出现彩色条纹．此时可挡住钠光，再极小心地旋转微调手轮找到中央条纹，记录观察到的条纹形状和颜色分布．·实验数据测量1．钠黄光平均波长测量数据表条纹计数n10 50 100 150 200 250 动镜位置d1 (mm)条纹计数n2300 350 400 450 500 550 动镜位置d2 (mm)Δd=| d2- d1| (mm)2．钠黄双线波长差测量数据记录表条纹消失次数 1 2 3 4 5 6 动镜位置d (mm)·实验注意事项1．迈克尔逊干涉仪系精密光学仪器，使用时应注意防尘、防震；不能触摸光学元件光学表面；不要对着仪器说话、咳嗽等；测量时动作要轻、要缓，尽量使身体部位离开实验台面，以防震动．2．实验前和实验中调节旋转手轮时，应密切关注M1的位置，不能顶靠前端的仪器主体，以免挤压损伤仪器．3．测量时微动手轮要保持单方向转动，不要中途反转，以免引起回程误差． ·历史渊源与应用前景迈克尔逊干涉仪是1881年由美国物理学家迈克尔逊和莫雷为研究“以太”漂移而设计制造的精密光学仪器．历史上，迈克尔逊－莫雷实验结果否定了“以太”的存在，为爱因斯坦建立狭义相对论奠定了基础．迈克尔逊和莫雷因在这方面的杰出成就获得了1883年诺贝尔物理学奖．光谱线精细结构的研究和用光波标定标准米尺等实验都首先在这台干涉仪上完成．迈克尔逊干涉仪是历史上最著名的经典干涉仪，其基本原理已经被推广到许多方面，以它为基础研制成各种形式的精密仪器，广泛地应用于计量技术和科学研究中．20世纪60年代激光出现以后，良好的光源拓展了它的应用领域．用它不仅可以观察光的等厚、等倾干涉现象，精密地测定光波波长、微小长度、光源的相干长度等，还可以测量气体、液体的折射率．·与中学物理的衔接见实验七牛顿环干涉·自主学习因为分振幅薄膜干涉一般难以将二束相干光的光路分开，使真正的光学测量无法实现．本实验的构思亮点：首次将相干光引向两条相互垂直的光路通过，为待测物加入一侧光路去改变光程差创造了良好条件，是高精度不接触无损检测的经典仪器模型．操作难点：叉丝像重合的判断；等倾条纹视场的消除，白光等厚条纹的获得．1．实验中毛玻璃起什么作用?为什么观察钠光等倾干涉条纹时要用通过毛玻璃的光束照明?2．光源毛玻璃屏上的叉丝经M1M2成的像为什么是3个？3．干涉仪中的G1G2各起什么作用？用激光源照明时，没有G2能否产生干涉条纹？4．观察钠灯的等倾干涉现象时，上下左右动眼睛，发现已没有泡冒出或陷进去，且圆心在视野中央，但改变M1、M2之间的距离时，发现圆环的中心偏离视野中心，试分析原因？5．用钠光做光源时，干涉条纹为什么会出现视见度为零的现象？6．当M1、M2之间的距离增大时，可观察到中心条纹“陷入”还是“冒出”？7．已知什么量？哪个是待测量？如何控制变量？关注仪器的分度值及单位，按要求处理实验数据，完成实验报告．8．本实验还有哪些操作难点？针对操作难点，摸索并掌握正确的调节的方法．·实验探究与设计1．调节钠光的干涉条纹时，如确认两个叉丝像已重合，但条纹并未出现，试分析可能产生的原因，写出解决方案．2．尝试设计测量透明薄膜厚度或折射率的实验方案，并完成实验．。
迈克尔逊干涉仪的调整和使用实验报告迈克尔逊干涉仪的调整和使用实验报告引言：迈克尔逊干涉仪是一种常用的光学仪器，被广泛应用于干涉测量、光学相干等领域。
本文将介绍迈克尔逊干涉仪的调整和使用实验报告，以帮助读者更好地理解和应用该仪器。
一、实验目的本实验的目的是通过调整迈克尔逊干涉仪的各个部件，使其能够正常工作，并实现干涉现象的观察和测量。
二、实验器材1. 迈克尔逊干涉仪主体：包括光源、分束器、反射镜、反射镜支架等。
2. 干涉图样观察装置：包括目镜、测量尺等。
三、实验步骤1. 调整光源：将光源放置在适当位置，并确保其能够发出稳定的光束。
2. 调整分束器：通过调整分束器的位置和角度，使得从分束器出射的两束光能够平行地照射到反射镜上。
3. 调整反射镜：调整反射镜的位置和角度，使得反射的光能够重新汇聚到分束器上，并形成干涉现象。
4. 观察干涉图样：通过目镜观察干涉图样，调整反射镜的位置和角度，使得干涉条纹清晰可见。
5. 测量干涉现象：使用测量尺等测量工具，对干涉条纹进行测量，以得到干涉现象的具体参数。
四、实验结果与分析经过以上调整步骤，我们成功地调整了迈克尔逊干涉仪，并观察到了清晰的干涉图样。
通过测量尺测量干涉条纹的间距，我们可以得到干涉现象的具体参数，如波长、相位差等。
在实验过程中，我们注意到调整分束器的位置和角度对干涉图样的清晰度和稳定性有很大的影响。
如果分束器位置不准确，会导致干涉图样模糊或消失；如果分束器角度不准确，会导致干涉图样的条纹不清晰。
因此，在调整分束器时需要仔细操作，确保其位置和角度的准确性。
另外，调整反射镜的位置和角度也是关键步骤。
反射镜的位置调整不当会导致干涉图样错位或形成不规则的干涉条纹；反射镜的角度调整不当会导致干涉条纹的强度变化或消失。
因此，在调整反射镜时需要注意细微的调整，并通过目镜观察干涉图样的变化，以达到最佳的调整效果。
五、实验总结通过本次实验，我们成功地调整了迈克尔逊干涉仪，并观察到了清晰的干涉图样。
迈克尔逊干涉仪研究性实验报告摘要迈克尔逊干涉仪是1883年迈克尔逊和莫雷为了研究以太漂移所设计的精密光学仪器，它是利用分振幅法产生双光束以实现干涉，通过调整该干涉仪，可以产生等厚干涉条纹，也可以产生等倾干涉条纹。
迈克尔逊干涉仪利用光的波长为参照，首次把人类的测量精度精确到纳米级，在近代物理学和近代计量科学中，具有重大的影响，更是得到了广泛应用，特别是20世纪60年代激光出现以后，各种应用就更为广泛。
一、实验原理1．迈克尔逊干涉仪的光路如图1所示，从光源发出的遗嘱光射在分束板P1上，将光束分为两部分：一部分从P1的半反射膜处反射，射向平面镜M2；另一部分从P1透射，射向平面镜M1。
因P1和全反射镜M1、M2均成45°角，所以两束光均垂直射到M1、M2上。
从M2反射回来的光透过半反射膜；从M1反射回来的光被半反射膜反射。
二者汇聚成一束光，在E处即可观测到干涉条纹。
光路中另一平行平板P2与P1平行，其材料及厚度与P1完全相同，以补偿两束光的光程差，成为补偿板。
反射镜M1是固定的，M2在精密导轨上前后移动，以改变两束光之间的光程差。
M1,、M2后面各有三个螺钉来调节平面镜的方位，M1的下方还附有两个方向互相垂直的弹簧，松紧他们，能使M1支架产生微小变形，以便精确地调节M1。
在图1所示的光路中，M1’是M1被P1半反射膜反射所形成的虚像。
对观察者而言，两相干光束等价于从M1’和M2反射而来，迈克尔逊干涉仪所产生的干涉花纹就如同M1’与M2之间的空气膜所产生的干涉花纹一样。
若M1’、M2平行，则可视作折射率相同、夹角恒定的楔形薄膜。
2.单色电光源的非定域干涉条纹图2 1如图2所示，M2’平行M1且相距为d。
点光源S发出的一束光，对M2’来说，正如S’处发出的光一样，即SG=S’ G；而对于在E处的观察者来说，由于M2的镜面反射，S’点光源如同处在位置S2处一样，即S’M2=M2S2。
又由于半反射膜G的作用，M1的位置如处于M1’的位置一样。
竭诚为您提供优质文档/双击可除光的干涉分振幅干涉实验报告篇一：迈克尔逊干涉仪实验报告迈克尔逊和法布里-珀罗干涉仪摘要：迈克尔逊干涉仪是一种精密光学仪器，在近代物理和近代计量技术中都有着重要的应用。
通过迈克尔逊干涉的实验，我们可以熟悉迈克尔逊干涉仪的结构并掌握其调整方法，了解电光源非定域干涉条纹的形成与特点和变化规律，并利用干涉条纹的变化测定光源的波长，测量空气折射率。
本实验报告简述了迈克尔逊干涉仪实验原理，阐述了具体实验过程与结果以及实验过程中的心得体会，并尝试对实验过程中遇到的一些问题进行解释。
关键词：迈克尔逊干涉仪；法布里-珀罗干涉仪；干涉；空气折射率；一、引言【实验背景】迈克尔逊干涉仪是1883年美国物理学家迈克尔逊和莫雷合作，为研究“以太”漂移而设计制造出来的精密光学仪器。
它是利用分振幅法产生双光束以实现干涉。
通过调整该干涉仪，可以产生等厚干涉条纹，也可以产生等倾干涉条纹，主要用于长度和折射率的测量。
法布里-珀罗干涉仪是珀罗于1897年所发明的一种能现多光束干涉的仪器，是长度计量和研究光谱超精细结构的有效工具；它还是激光共振腔的基本构型，其理论也是研究干涉光片的基础，在光学中一直起着重要的作用。
在光谱学中，应用精确的迈克尔逊干涉仪或法布里-珀罗干涉仪，可以准确而详细地测定谱线的波长及其精细结构。
【实验目的】1．掌握迈克尔逊干涉仪和法布里-珀罗干涉仪的工作原理和调节方法；2．了解各类型干涉条纹的形成条件、条纹特点和变化规律；3．测量空气的折射率。
【实验原理】（一）迈克尔逊干涉仪m1、m2是一对平面反射镜，g1、g2是厚度和折射率都完全相同的一对平行玻璃板，g1称为分光板，在其表面A镀有半反射半透射膜，g2称为补偿片，与g1平行。
当光照到g1上时，在半透膜上分成两束光，透射光1射到m1，经m1反射后，透过g2，在g1的半透膜上反射到达e；反射光2射到m2，经m2反射后，透过g1射向e。
两束光在?。
偏振光实验报告实验内容（10号试验台测量光强范围最大为一万，最小出现负值。
）1、观察偏振片的二向色性实验过程：（1）连通激光发射器的电源，光路如图，激光经过第一个偏振片后成为偏振光，经过第二个偏振片后照射在光屏上。
（2）旋转第二个偏振片，可以明显看到光屏上光斑亮度变化，有亮暗区分。
（3）目测找到最亮和最暗光斑出现的大致角度，测量光强，并记录角度实验结果：旋转第二个偏振片，可以明显看到光屏上光斑亮度变化，有亮暗区分。
测量值-25°光强最大，6320；°光强最小，2、检测两片堆叠在一起的偏振片的透射光强。
利用计算机软件拟合透射光强与偏振片通光方向夹角间的依赖关系，检验马吕斯定律。
探究线偏振光的简单测量方法实验过程：（1）确定前面的偏振片位置不变，转动后一个偏振片，记录后一个偏振片的角度，以10°为间隔，记录光强测量仪的数据，并找出光强最大和最小处的角度，测量范围大于90°。
在实际测量中，由于两偏振片所标刻度误差，=0时，并非光强最大处，因此扩大测量范围。
并以光强最大值为1，计算各角度所对应的相对光强。
以光强最大处为两偏振片的相对角度Δ（2）数据拟合，验证马吕斯定律实验结果：（第一个偏振片读数为340°）Δ光强相对光强°-6°5801°0°62811°4°5826°14°54730°24°4845°34°3954°44°2951°54°1979°64°1063°74°387°84°°90°≈0°94°°104°°114°R-square=，即数据拟合良好，检验了马吕斯定律3观察晶体双折射现象，探究区分 o 光和 e 光的基本方法实验过程：（1）如图所示，激光经过偏振片后照射到晶体上，发生双折射，在光屏上可以看到两个光斑（2）在晶体后放置一个偏振片，旋转偏振片，检验两个光斑之间的关系实验结果：当前偏振片角度读数为0时，将晶体换做偏振片，角度为°时光强为零，安防晶体后，并在晶体后放置一偏振片，后一个偏振片在角度为°和时，分别有一束光消失。
