迈克尔逊干涉仪

等倾干涉
等倾干涉是薄膜干涉的一种。薄膜此时是均匀的,光线光源为散射光)以倾角i入射,上下两条反射光线经过透镜作用汇聚一起,形成干涉。由于入射角相同的光经薄膜两表面反射形成的反射光在相遇点有相同的光程差,也就是说,凡入射角相同的就形成同一条纹,故这些倾斜度不同的光束经薄膜反射所形成的干涉花样是一些明暗相间的同心圆环.这种干涉称为等倾干涉。倾角i相同时,干涉情况一样
如果想要在迈克尔逊干涉仪上调出等倾干涉条纹,要求M1和M2两个反射镜相互平行,调解时可以在光源上做一个标记,再调节这两个镜子后面的倾度粗调旋钮和细调旋钮,使得标记物在两个镜子里的反射像在视野里重合。这样就可以看到环状的等倾干涉条纹
条纹级次
(1)明纹:
显然,对于平行膜面厚度一定,上升,下降, 上升。
说明:其干涉级次为内高外低,且中心级次最高。
薄膜厚度对条纹间距的影响
假如上次间距是d中心为j级,这次间距为比d小的数级数肯定也小,则间距就大。
说明:薄膜厚度越薄,条纹间距越大。
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条纹的动态变化
(1)当厚度d0变化时,条纹的级次相应发生变化;
(2)圆心处将会出现明-暗-明的交替变化;
(3)条纹级次改变一个,薄膜厚度改变
(4)d0减小,中心条纹级次j0降低;
圆心处的出现亮暗交替的变化,且各干涉条纹向中心收缩(向内移动)。
(5)d类淀粉沉积症0增大,中心条纹级次j0升高;
圆心处的出现亮暗交替的变化,且各干涉条纹向外涌出(向外移动)。
迈克尔逊干涉仪其他测量应用
用迈克尔逊干涉仪测量折射率和厚度
一般采用钠光光源,通过观测白光干涉条纹的方法先调出白光0光程差的彩干涉条纹,在光路1或2中垂直光线方向插入被测物,再调出0光程差的彩干涉条纹,反射镜移动距离d与透明体厚度t、透明体(透明固体、液体、气体均可)折射率n、空气折射率n0(n0大致取1)有关系式
由此可得             
但是该方法必须知道薄透明体的厚度或折射率之一,通过测出M1镜前移的距离d,才能得到测量体的折射率或厚度。
长度的精密测量
    在双光速干涉仪中,若介质的折射率均匀且保持恒定,则干涉条纹的移动是由两相干光几何路程之差发生变化所造成,根据条纹移动数可进行长度的精确比较或绝对测量。迈克尔逊干涉仪和法布里-珀罗干涉仪曾用来对气流折射率的变化进行实时观察。
    用作高分辨率光谱仪
    法布里·珀罗干涉仪等多光束干涉仪具有很尖锐的干涉极大,因而有极高的光谱分辨率,常用作光谱的精细结构和超精细结构分析。
   
空城计剧本、其他重要干涉仪
1.牛顿干涉仪
左边的Quasimonochromatic point source是一个几近单波长的点光源,Quasimonochromatic为单波长的意思, point source是点光源.
点光源经过透镜变成平行光后, 打到下方椭圆形待测物上, 这个待测物可能为透镜之类的物体, 待测物下方的平面Optical flat 则是参考面, 通常做为参考面的平整度, 也就是Surface irr
egularity, 必须要1/10λ以上, 分母愈大就表示其平整度愈好
2.斐索干涉仪
是目前一般最常见的干涉仪, 也是架构最简单, 量测最方便的一种.左上方的laser becm 雷射光源, 雷射光源是非常好的单波长光源, 经过中间的几道程序之后, 在经过Reference flat 参
考面时, 部份光被反射, 部份光则穿透至flat under fest待测面上后再反射回去, 因此我们看到的结果是参考面与待测面的差异, 当参考面不同时, 所测出的待测面条纹也会不同.这种干涉仪的缺点是: 容易受风向、震动、与空气变化等的外力影响, 必须放在密闭室内的防震桌上, 才能清楚看到干涉条纹, 所以又称为非共路径干涉仪。
3.马赫-曾德尔干涉仪
左下方的光源Extended source, 为一与麦克森干涉仪相似的扩展光源, 光源经过第一个 Beam-splitter之后分为二道, 各别经过一片Mirror反射镜, 再经过第二个Beam-splitter合成一道光之后, 将结果打到Detector上.因为中间分为二道光源的关系, 在空间及距离上可以做较大的调整, 所以比较适合量测体积大或穿透性大的物体, 例如: 我们可以用来量测大面积的玻璃.将待测物放在路径上的第一个 Beam-splitter与Mirror反射镜之间, 我们就可以看到路径A、路径B与待测物之间的差异.这也是一个非共路径干涉仪, 它的缺点是: 容易受空气变化等的外力影响,优点是: 可以量测体积或面积较大的物体.
4.泰曼-格林干涉仪
Twyman-Green 干涉仪和麦克森干涉仪很相似.当一道光源进来, 经过BEAM EXPANDER将光源变得比较大束后, 经由中间的BEAMSPLITTER 分为二道光, 反射回来之后再回到侦测器,上每种干涉仪都有各自不同的应用范围、方向和限制.
5.萨格纳特干涉仪
6.瑞利干涉仪
1896年瑞利为了测量惰性气体氩和氦的折射率,利用杨氏双缝干涉原理设计制作了一种专用干涉仪,称为瑞利干涉仪。瑞利干涉仪是一种利用双光束干涉原理的高精度测量仪器,结构简单,使用方便,其光学原理如图。
l样品池及p1、p2 补偿器的高度仅占整个空间的上半部分,补偿器p1沿垂直轴有一个固定夹角,补偿器p2可借助转鼓测微器F转动来改变夹角,L2是会聚透镜,L3为柱面镜,在观察管中看到上下两列干涉条纹,一列由光缝的下半部分两束光干涉形成,因为下半部分的光程差不变,故此干涉条纹是固定的;从光缝上半部分通过的两束光,分别经样品池后产生上半部干涉条纹。当样品池内不发生光程差(光程差起源于两室中的化学成分、温度、压力 等),另p1 、p2 也不附加光程差时,才和下半部干涉条纹对齐,否则相对下半部干涉条纹便有移动,这样在干涉仪中下半部干涉条纹就是上半部干涉条纹的固定标记。当两样品池中装有不同介质时,其折射率分别为n1,n2由于折射率的不同,引起的光程差为: =(n2一n1)l=Kλ,式中λ为光源波长,K是对应光程差的干涉级,l为样品池的长度。
7.法布里-珀罗干涉仪
乡愁赏析
军委扩大会议法布里-珀罗干涉仪是一种由两块平行的玻璃板组成的多光束干涉仪,本质和上节所述的平行平面板的干涉原理相同。其中两块玻璃板的内表面都有相当高的反射率,以确保得到细度足够高的干涉条纹。由于平行平面板只对特定波长的光有透射极大值,法布里-珀罗干涉仪能够对频率满足其共振条件的光进行透射或反射,并且能达到非常高的透射率和反射率,它因此也被称作法布里-珀罗谐振腔或法布里-珀罗标准具。法布里-珀罗干涉仪被广泛应用于远程通信激光光谱学等领域,它主要用于精确测量和控制光的频率和波长。例如,在光学波长计中就使用了数台法布里-珀罗干涉仪的组合,它们的共振频率彼此都相差10倍,待测入射光在这些干涉仪中发生干涉后,通过测量各自产生亮纹的间距即可得知待测光的波长。此外,在激光领域法布里-珀罗干涉仪还被用来抑制谱线的展宽,从而获得单模激光,而在引力波驱动轴探测中法布里-珀罗干涉仪和迈克耳孙干涉仪组合使用,通过使光子在谐振腔内反复振荡增加了迈克耳孙干涉仪的干涉臂的有效长度。

本文发布于:2024-09-23 03:23:05,感谢您对本站的认可!

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