时间相干性

原因：与光源的时间相干性有关
读数系统
粗动手轮读数 主尺
微动手轮读数
标尺（最小分度1mm）、粗动手轮（0.01mm）、 微动手轮(0.0001mm)
读数系统
粗动手轮读数窗口
主尺 微动手轮
主尺＋粗动手轮读数＋微调手轮读数 最后读数为：33.52246mm
实验目的

研究光拍现象，测量钠黄光两条谱线的平均波 长 、的波长差 和其不确定度 U Δλ

相干长度:
Lo nlo
t o Lo / c

相干时间:
实验内容和步骤
1.利用点光源调出等倾干涉条纹，条纹中心应处 于屏幕中央 2. 将He-Ne激光换成钠光灯，采用干涉测长法测 量钠谱线的平均波长，取⊿N=50，读取8组数 据，用逐差法处理数据。 3. 测量钠谱线的波长差⊿λ：改变动镜的位置，观 察屏幕上条纹的清晰程度，可以看到条纹会从 清晰到模糊再到清晰。测出相邻两次可见度最 小时所对应的动镜移动之距离⊿d，要求连续测 量6组数据， 求⊿d的平均值，根据公式：
实验内容
2.研究钠黄光(双谱线结构光源)的光拍现象:
扩展光源,定域干涉
步骤 1:利用氦氖激光发生器调节迈克耳孙干涉仪到可使用状态 （定域等倾干涉，中心圆环不随视线吞吐） 2:放置钠光灯,观察钠黄光的定域干涉现象 (黄色同心圆环不断吞吐并且可见度逐渐变化) 3:观察光拍现象，测量拍的宽度 （从消失—清晰—消失时镜子的位置变化即拍得宽度）
1.点光源、非定域干涉
S1 2d
θ
d
S2
M M 1 2'
G1 G2
M
2
L
S
O
E
R
P
条纹特点： 在M1 、 M2到G1中心距离相 差不太大的条件下，由于是 单一波长，空间中任意点的 光强分布只随光程差而变化， 条纹的可见度不会改变
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相干测长法
由S1、S2到屏上任一点P，两光线的光程差为
2d cos
编 号 d0 d1 d2 d3 条纹吞吐50圈 M1的位置/mm 编 号 d5 d6 d7 d8 条纹吞吐50圈 M1的位置/mm δ d/mm

d4
d9
δ d的平均值 δ d标准偏差 δ d的A类不确定度 δ d的B类不确定度 δ d的不确定度 0.00010
测量波长差 Δλ
编 号 环纹消失时 M1的位置/mm 编 号 环纹消失时 M1的位置/mm δ D/mm
计算 ，取λ0=550nm
选做内容
1、 研究钠光的谱线宽度
借助He-Ne激光，调出等厚干涉直条纹并找出等光 程点，换用钠光源，测量从等光程点到钠光干涉条纹 彻底消失时对应的d值的变化量⊿d= Lm，计算钠光谱 的谱线宽度。
2、利用迈克耳孙干涉仪的白光干涉，测量透明薄片
的折射率n(已知厚度l)或厚度l(已知折射率n):只写方案 即可
=550nm) 0
实验内容
3.方案设计: 利用迈克耳孙干涉仪的白光干涉，测量透明薄 片的折射率n(已知厚度l)或厚度l(已知折射率 n):只写方案即可 可选内容: 理解内容3的相关测量方法,研究钠黄光的谱线 宽度
实验操作检查分：
第一次：观察到钠黄光定域干涉圆环 第二次：白光干涉彩色条纹
测量平均波长
扩展光源
干涉条纹只在一定的位置上出现
钠光源产生的干涉条纹
由有两条谱线组成：589.0nm，589.6nm。其波 长差很小。 双线结构的光源，使干涉条纹的可见度随光程差的 变化作周期性改变，产生光拍现象。即条纹呈 清晰—消失—清晰—消失交替变化。 当光程差(即M1、M2到G1中心距离之差)超过一 定范围时，干涉条纹将模糊甚至消失
实验内容

1.测量钠黄光(双谱线结构光源)的平均波长:
扩展光源,定域干涉 步骤 1:利用氦氖激光发生器调节迈克耳孙干涉仪到可使用状态 （定域等倾干涉，中心圆环不随视线吞吐） 2:放置钠光灯,观察钠黄光的定域干涉现象 （与氦氖红光类似的黄色圆环，如果模糊调节薄膜厚度） 3:找到一个拍中的可以测量范围，测量平均波长 （测量起始位置最好在一个拍的开始阶段，测量方法同必做实 验）
2 1
2 d
4、研究光源的时间相干性
借助He-Ne激光，调出等厚干涉直条纹，换上白光光 源，仔细微调 M1可观察到彩色条纹。读出中心条纹(颜 色较深)的d1值与彩色条纹刚好消失时的d2值，d2- d1即 为光源的相干长度Lm。由公式 L 2
m 0
d d
条纹数 条纹数 环纹向中心吞进 环纹从中心吐出
k 2d cos (2k 1) 2
(明纹) (暗纹)
每吞吐一个圆环， 相干光的光程差改变λ ，吞吐N个环纹， 光程差改变为 δΔ = 2 δd ＝ N λ
2.扩展光源、定域干涉
在电光源后放置毛玻璃
4:计算波长差
5.计算双谱线的波长
实验内容
3.研究光源的时间相干性,估测白光光源的相干长度和谱线 宽度.
步骤: 白光光源,定域干涉 1:在氦氖激光发生器状态找到定域等倾干涉现象中两反射镜基本重 合位置(即中间圆环基本充满整个视区) 2:调节镜面微调螺丝,找到等厚干涉现象中两镜面基本相交状态. 3:放置白光光源，耐心调节微动手轮,向两个镜子相交的方向继续调 节，在两个镜子基本相交的位置会找到白光干涉出的彩色条纹. 4:反复调节微动手轮,估测白光相干长度 (彩色条纹从黑线出现在中间位置到消失时M1的移动距离至少测量 3组数据) 5:计算白光光源的谱线宽度(取
研究光源的时间相干性，估测白光光源的相干长 度 和谱线宽度 。 Lm 测量钠黄光的普线宽度 。 利用迈克耳孙干涉仪的白光干涉，测量透明薄片 的折射率n(已知厚度l)或厚度l(已知折射率n):只 写方案即可


若两相干光的光程差超过相干长度或相应的传 播时间之间超过相干时间,则不能产生干涉现 象，相干长度和相干时间标志着相干光的性能 ，称这一属性为光的时间相干性.
D0 D1
D3 D4
D2
D5
δ D的平均值