光纤双光束干涉实验
2.1双光束干涉讲解
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2）产生干涉的条件
双光束叠加在P点处的光强分布为
I I1 I 2 2 I1 I 2 cos cos
影响光强条纹稳定分布的主要因素是：1）两光束频率； 2）两光束振动方向夹角和3）两光束的相位差。 (1) 对叠加光束的频率要求
当两光束频率相等，Δ ω =0时，干涉光强不随时间变化，可以 得到稳定的干涉条纹分布。 当两光束的频率不相等，Δ ω ≠0时，干涉条纹将随着时间产生 移动，且Δ ω 愈大，条纹移动速度愈快，当Δ ω 大到一定程度时， 肉眼或探测仪器就将观察不到稳定的条纹分布。 因此，为了产生干涉现象，要求两叠加光束的频率尽量相等。
2.1 双光束干涉
2.1.1 产生干涉的基本条件
1.两束光的干涉现象 2.产生干涉的条件 3.实现光束干涉的基本方法
2.1.2 双光束干涉
1.分波面法双光束干涉 2.分振幅双光束干涉
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1.两束光的干涉现象
光的干涉：指两束或多束光在 空间相遇时， 在重叠区内形成 稳定的强弱强度分布的现象。
1 2 I12 I1I 2 cos cos
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涉现象； 2.若随时间变化(即 随时间变化)太快，也 看不到干涉现象。
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在能观察到稳定的光强分布的情况下
1.出现光强极大的条件
2m , m 0,1,2...
光强极大值Imax为 I max I1 I 2 2 I1 I 2 cos
稳定：用肉眼或记录仪器能观察到
或记录到条纹分布，即在一定时间 内存在着相对稳定的条纹分布。
讨论，图2-1所示的两列单色 线偏振光的叠加
光纤双光束干涉实验
南昌大学实验报告学生姓名：刘pp 学号：5502vvvv 专业班级：vvvvvvvv实验日期：2014/9/17 实验成绩：实验三光纤双光束干涉实验一、实验目的1、掌握双光束干涉测量的原理2、了解利用光纤干涉测量的优点和应用场合二、实验装置He-Ne 激光器，透镜，五维微调节架、控件箱（分束器），CCD，监视器，视频线。
三、实验原理以光纤取代传统干涉仪的空气光程，构成了光纤双光束干涉仪。
由激光器发出的相干光，经分束器分别送入两根长度基本相同的单模光纤（其中一根作测量臂，一根作参考臂），两根光纤的末端会合在一起后，输出的激光束相遇迭加后产生干涉，形成干涉条纹。
干涉场的光强：I∝（1+cosθ）当θ=2mπ时，干涉场光强取极大值。
m 为干涉级次，且满足关系式：m =△L / λ , 或： m=v△t当外界因素使测量臂光纤相对参考臂贡献长度改变△L ，导致了相对光程时延△t ；或者使传播光的频率 v 或光波长λ发生变化时，都会使 m 的值变化。
探测臂He-Ne 光纤分束器参考臂干涉条纹图 1 光纤双光束干涉仪当波长为λ0 的光入射到长为 L 的光纤时，以光纤的入射端面为基准，则出射光的相位为：ψ=βL= k0nL式中：β——光在光纤中的传播常数k0——光在真空中的传播常数n ——光纤芯的折射率L ——被测场与测量臂光纤的作用长度光纤在外界因素作用下，相位的变化可以写成如下形式：△ψ=β△L+L△β=ΒL（△L/L）+L(dβ/dn)+L(dβ/dD)△D式中第一项表示由光纤长度变化引起的相位延迟（即应变效应），第二项表示φM 1 d L 2d S 1’ S 2’ G S M 1’ M 2 R E PS’ 感应折射率变化引起的相位延迟（即光弹效应）；第三项则表示光纤的直径改变（△D ）所产生的相位延迟（对应于泊松效应））；一般情况下，直径改变引起的相移量比前面两项要小的多，可忽略不计。
从而上式可以简化如下：△ψ= k 0nL （△L/L+△n/n)四、实验步骤1、按下图连接好各装置He-Ne 分束器 显示器 CCD 图 2 实验装置图2、 调节五维支架，使激光较好的耦合入光纤，观察得到较清晰的干涉条纹为止。
分波面法双光束干涉
求 (1) d =1.0 mm 和 d =10 mm两种情况下，相邻明条纹间距分 别为多大？(2) 若相邻条纹的最小分辨距离为 0.065 mm， 能分清干涉条纹的双缝间距 d 最大是多少？
解 (1) 明纹间距分别为
x D 600 5.893104 0.35mm
d
1.0
x D 600 5.893104 0.035mm
x D
d
一系列平行的 明暗相间条纹
(2) 已知 d , D 及Δx,可测 ；
(3) Δx 正比于 和 D ，反比于 d ；
(4) 当用白光作为光源时，在零级白色中央条纹两边对称地 排列着几条彩色条纹。
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红光入射的杨氏双缝干涉照片
白光入射的杨氏双缝干涉照片
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您能判断0级 条纹在哪吗？
§19.2 分波面法双光束干涉 一、杨氏实验 二、其他类似装置
干涉主要包含以下几个主要问题
•实验装置；
•确定相干光束，求出光程差(相位差)；
•分析干涉花样，给出强度分布； •应用及其他。
杨(T.Young)在1801 年首先发现光的干涉
现象，并首次测量了
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光波的波长。
一、 分波阵面法（杨氏实验)
1. 实验装置 ( 点源 分波面 相遇)
s1
S
s2
2. 强度分布 步骤
2
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明条纹位置
明条纹位置
明条纹位置
确定相干光束 计算光程差 根据相长、相消条件确定坐标
•理论分析
r12
D2
y2
(x
d )2 2
S2 •
r22
光的干涉和衍射实验
光的干涉和衍射实验光的干涉和衍射是光学中重要的现象，通过这些实验可以更好地理解光的波动性质和波动光学理论。
本文将介绍光的干涉和衍射实验的原理、实验装置以及实验结果分析。
一、实验原理光的干涉是指两束或多束光波相遇并叠加时所产生的干涉现象。
其中，两束相干光波的叠加会形成明纹和暗纹的交替分布，这取决于光波的相位差。
干涉可以是各种波的干涉，如声波、电磁波等，但在本实验中，我们将重点讨论光波的干涉现象。
光的衍射是指光波传播过程中，当波遇到一个障碍物或通过一个小孔时，波通过或绕过这个障碍物或小孔后会产生扩散现象，形成明暗相间的衍射图样。
二、实验装置1. 干涉实验装置：- 光源：可以使用激光器或者白炽灯等光源。
- 分束器：将光源的光分成两束。
- 干涉装置：将分束后的光束分别引导到干涉装置中。
- 探测器：用于观察干涉条纹的位置和形状。
2. 衍射实验装置：- 光源：可以使用激光器或者白炽灯等光源。
- 单缝或双缝装置：用于产生光的衍射现象。
- 探测器：用于观察衍射图样的位置和形状。
三、实验步骤1. 干涉实验步骤：(1) 准备好干涉实验装置，确保光源正常工作并将光源的光分成两束。
(2) 将两束光束引导到干涉装置中的投影屏或者接收屏上。
(3) 观察屏幕上的干涉条纹，并记录下条纹的位置和形状。
2. 衍射实验步骤：(1) 准备好衍射实验装置，确保光源正常工作并产生衍射现象。
(2) 将光源的光通过单缝或双缝装置。
(3) 观察光通过单缝或双缝装置后，在屏幕上形成的衍射图样，并记录下图样的位置和形状。
四、实验结果分析通过光的干涉和衍射实验，我们可以观察到明暗相间的条纹或图样，这些条纹或图样的分布情况可以直接反映出光波的相位差以及波的传播性质。
干涉实验中，条纹的间距和亮度分布与光波的相位差有关。
通过调整光源的位置或者改变干涉装置的参数，我们可以改变相位差，从而改变条纹的间距和亮度。
这些实验结果验证了光的波动性质和互相干涉现象。
衍射实验中，衍射图样的形状和分布取决于光通过障碍物或者孔径的大小和形状。
双光束干涉型光纤传感器灵敏度与精度受光源谱分布特性的影响分析
ｆ ． ｅ ａ ｆＡ ｌ ｔ ａ Ｎｅｗ ｒ Ｋ ｙ Ｌ ｂｏ ｌ Ｏｐｉ ｌ ｔ ｏｋ＆ Ａｄ ａｃｄ Ｔ ｌｃｍｍｕ ｉ ｔ ｎ Ｎ ｔ ｒ ｆＥ １ ｃ ｖｎ ｅ ｅｅｏ ｎｃｉ ｅｗｏｋ ｏ ＭＣ， ｅ ｉｇＪ ｏｏ ｇＵｎｖ ｒ ｔ， ｅ ｉｇ ａｏ Ｂ ｉｎ ｉ ｔｎ ｉｅｓｙ Ｂ ｉｎ ｊ ａ ｉ ｊ
影 响 分 析
陶 沛 琳 ， 凤 平 ， 国路 ， 文 华 ， 艳 ， 中伟 。 筒 水 生 延 尹 任 刘 谭 ， （． 京 交通 大 学 全 光 网 络 与 现 代 通 信 网教 育 部 重 点 实验 室 ，北 京 １０ ４ １北 ０ ０４；
２ ．北 京 交 通 大 学 光 波 技 术研 究 所 ，北 京 １ ０ ４ ） ０ ０ ４ 摘 要 ： 基 于 对 双 光 束 干 涉 型 光 纤 传 感 器原 理 的 分 析 ， 对 洛 仑 兹 、 斯 、 形 ３种 典 型 光 源 谱 分 布 ， 针 高 矩 通 过 对 谱 分 布 线 宽 与 光 电 管接 收 端 功 率 谱 密 度 之 间 关 系 的 定 量 分 析 ，讨 论 了 ３种 典 型 光 源 谱 分 布 特
双光纤干涉实验报告
一、实验目的1. 了解双光纤干涉的原理和实验方法。
2. 学习如何使用光纤干涉仪进行实验操作。
3. 通过实验观察并分析双光纤干涉条纹的特点。
4. 研究双光纤干涉中光程差与干涉条纹间距的关系。
二、实验原理双光纤干涉实验是利用两根光纤分别传输光波，在光纤末端产生干涉现象的实验。
实验原理基于光的干涉原理，即当两束相干光波相遇时，它们会相互叠加，形成干涉条纹。
实验装置包括双光纤干涉仪、光源、光纤、探测器等。
实验过程中，光源发出的光波经过光纤传输，在光纤末端产生干涉。
通过探测器接收干涉后的光波，并记录干涉条纹。
三、实验仪器与设备1. 双光纤干涉仪2. 光源（如激光器）3. 光纤（两根）4. 探测器5. 记录仪6. 光纤耦合器7. 光纤连接器四、实验步骤1. 将光源发出的光波输入到光纤耦合器中，分为两束光波，分别通过两根光纤。
2. 将两根光纤的末端对齐，使两束光波在光纤末端相遇。
3. 将两束光波输入到探测器中，记录干涉条纹。
4. 调整光纤的长度，观察干涉条纹的变化。
5. 记录不同光纤长度下的干涉条纹间距和光程差。
五、实验数据与处理1. 记录不同光纤长度下的干涉条纹间距和光程差。
2. 分析光程差与干涉条纹间距的关系，得出实验结论。
六、实验结果与分析1. 实验结果表明，当光纤长度增加时，干涉条纹间距逐渐增大。
2. 通过计算光程差与干涉条纹间距的关系，得出实验结论：光程差与干涉条纹间距成正比。
七、实验结论1. 双光纤干涉实验验证了光的干涉原理。
2. 通过实验观察，了解了双光纤干涉条纹的特点。
3. 研究了光程差与干涉条纹间距的关系，得出了实验结论。
八、实验注意事项1. 实验过程中，注意光纤的连接和调整，确保两束光波在光纤末端相遇。
2. 在记录干涉条纹时，注意条纹的形状和间距，以便分析实验结果。
3. 实验过程中，注意安全，避免激光对眼睛造成伤害。
九、实验拓展1. 研究不同光源、不同光纤材料对双光纤干涉实验的影响。
2. 探究双光纤干涉在光学测量、光纤通信等领域的应用。
基于双光束干涉的全息记录装置的设计与实现
在实 际 测试 中 ， 适 当调 节 衰减 器 ， 使 得 激光输 出功 率 为 ４ ４ ７ ． ８ ｍｗ ．经 过 分 束 镜 后 ， 直 接 射 入
固定 干 涉 臂 的 光 束 光功 率 为 １ ３ ７ ． ４ ｍＷ ， 通 过 准
直器 后 的光 功率 为 ５ ９ ． ６ ｍｗ ； 射入 可 调 干涉 臂 的
纹 间距是 ６ ９ ５ ． ０ ９ １ ５ ａ ｍ．
［ ４ ］ 尤政 ， 孙 文泱 ， 蓝 强．波 导 全 息 指 纹 图像 传 感 器 实 验 研究 ［ Ｊ ］ ．清 华 大 学 学 报 （ 自然 科 学 版 ） ， ２ ０ ０ １ ， ４ １
（ １ １ ） ： ６ ８ － ７ ０ ．
参考文献 ：
［ １ ］ 耿涛 ， 王彪 ， 滕 东东 ， 等．体 全息存 储系 统 中的相关
识别［ － Ｊ － １ ．长 春 理 工 大 学 学 报 ， ２ ０ ０ ６ ， ２ ９ （ １ ） ： ３ ５ － ３ ７ ． ［ ２ ］ 龚勇清 ， 何 兴 道 ．激 光 原 理 与 全 息 技 术 Ｉ － Ｍ］ ．北 京 ：
台， 可调 干涉 臂 中 的输 出光 纤 耦 合 器 与 可 旋 转 的
圆 台连接 在 一起 ， 通 过 旋 转 出射 光 纤 耦 合 器 来 实 现干 涉角 度 的调 整 ， 同时 可 通 过 圆 台上 的刻 度来 准确 读 出干 涉角度 ．固定 干 涉 臂 与 圆台 的零 刻 度
对 齐 且 固定 不 动 ．需 要 注 意 的 是 ， 由于 激 光 耦 合
■
（ ａ ） 固 定 干 涉 臂
ｐ ｌ ｅ ｘ ｉ ｎ ｇ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ９ ０ 。ｇ ｅ ｏ ｍｅ ｔ ｒ ｙ ｒ Ｊ ］ ．Ｏｐ ｔ ｉ ｃ ｓ Ｃ ｏ ｍｍｕ ｎ ｉ —
物理光学 双光束干涉(1)
D = S2Q2 (n n)l
零级条纹出现条件是
D = ml = 0
即
D = S2Q2 (n n)l = 0 S 2Q2 = (n n)l
考虑到
n n S 2Q2 0
于是，零级条纹（因而所有条纹）应当上移。
(2) 考察屏幕上的一个固定点移动一个条纹，表明光 程差相差一个波长，因此
因此干涉图样可见度变低。
洛埃镜
S
d
S’
M
D 洛 埃 镜 的 干 涉
1．分波面法双光束干涉 这些实验的共同点是： ①在两束光的叠加区内，到处都可以观察到干涉条 纹，只是不同地方条纹的间距、形状不同而已。这 种在整个光波叠加区内随处可见干涉条纹的干涉， 称为非定域干涉。 ②在这些干涉装置中，都有限制光束的狭缝或小孔， 因而干涉条纹的强度很弱，以致于在实际上难以应 用。
2π 2π
Dr dy / D
2π yd = D = (Dr DR) ( DR) （ 10 ） l l l D
1．分波面法双光束干涉
①如果 S1、S2 到 S 的距离相等，DR=0， 则对应 = 2mπ (m=0, 1, 2) 的空间点
Dl y=m d (11)
为光强极大，呈现干涉亮条纹；
I = I1 I 2 2 I1I 2 cosq cos = I1 I 2 +2 I12 (3)
1．分波面法双光束干涉
对应 = (2m+1)π (m=0, 1, 2) 的空间点
1 Dl y = (m ) 2 d
(12)
为光强极小，呈现干涉暗条纹。
1．分波面法双光束干涉
1 l y = (m ) = (m ) 2 d 2
双光束干涉实验的实施与分析
光的偏振与干涉效应
偏振性质研 究
对实验结果的影 响
偏振实验展 示
拓展干涉应用领 域
干涉效应分 析
光的偏振行为认 识
偏振片调整
观察到的效应
惠更斯原理在干涉实验中的应 用
惠更斯原理是描述波动现象的重要原理，可以应 用于解释干涉实验中的一些现象。结合惠更斯原 理，可以更深入地理解干涉现象的成因和干涉条 纹的形成规律。
激光干涉仪的精密测量
高精度测量
激光干涉仪能够 实现高精度的长 度、位移等参数
测量
原理优化
利用双光束干涉 实验的原理，可 以改进激光干涉
仪的性能
测量精度提 高
优化激光干涉仪， 可以提高测量的
精度和准确性
广泛应用
激光干涉仪在科 学研究、工业制 造等领域都有重
要应用
光栅测量与光学信号处理
01 精密测量
实验结果的统计与分析
多次实验数据统计
对多次实验数据进行统计 分析，可以得到更加准确 的结果和结论。
误差排除
利用统计方法对实验数据 进行处理，可以排除误差 影响，提高实验结果的可 靠性。
● 04
第四章 双光束干涉实验的进 一步研究
光的相干性与干 涉结果
光的相干性是影响干 涉结果的重要因素， 对光源的相干性进行 研究有助于理解干涉 现象的本质。通过改 变光源的相干性，可 以观察到干涉条纹的 变化，从而探究相干 性对干涉实验的影响。
校准精度
仪器校准是确保测量准确 性的重要环节 利用双光束干涉实验，可 以提高校准的精度，保证 测量结果的可信度
性能稳定
校准后的光学仪器性能更 为稳定，能够长时间保持 高精度工作 为各种应用提供可靠的测 量支持
可靠性提升
双光束干涉信号的解调
双光束干涉仪的信号解调仿真设计1 绪论1.1引言光纤传感技术是20世纪70年代末新兴的一项技术，在全世界形成了研究热门，已与光纤通信并驾齐驱；光纤传感器由于其优越的性能而倍受青睐，其具有以下优点：体积小、质量轻、抗电磁干扰、防腐蚀、灵敏度很高、测量带宽很宽、检测电子设备与传感器可以间隔很远等优点，可以构成传感网络。
干涉型光纤传感器能够实现精确、快速、非接触的测量，直接测量分辨率、精度、动态范围等因素。
光纤干涉仪采用光干涉技术，其测量精度比普通光纤传感器的测量精度更高，其不仅可以代替传统的干涉仪功能，还能用于教学，还可以测量压力、应力、磁场、折射率、微震动、微位移等，用途非常广泛。
干涉型光纤传感器是利用被测对象对光纤的作用，导致光经过光纤时相位发生变化来达到检测的目的。
目前，既有将多个干涉型光纤传感器组合成系统阵列的实际应用，也有综合光纤技术构成的智能型、功能型的传感系统，但从实际应用产品来看，主要集中于光纤加速度计和光纤水听器。
1.2 干涉型光纤传感器的应用1. 光纤加速度计加速度计是军械、车辆、船舶等抗冲击、抗振动测量，地震监测系统中常用的重要传感器，其基本原理是：在惯性空间设置质量为M的质量块，以感知被测器件做加速度运动时产生的惯性力和位移，测量出惯性力或位移即可测量出相应的加速度。
干涉型光纤加速度计是通过外界物理场来调制光纤干涉仪的干涉臂中所传光波的相位，而干涉仪把相位变化转化成光强变化，可以利用光电转换技术和相位检测技术解调出外界待测的物理信号。
光纤加速度计是一种抗干扰能力强、灵敏度高、动态范围广的新型传感器件，80年代刚一问世就受到美国军方的重视。
2．光纤水听器干涉型光纤传感器的一个研究热点是利用其对声场进行检测，典型应用即光纤水听器。
光纤水听器又称为光纤声纳，它是利用光的传光特性以及它与周围环境相互作用产生种种调制效应，能在海洋中侦听声场信号的光纤传感器。
光纤水听器与传感器相比具有十分诱人的技术特点：1 低噪声特性 2 动态范围大 3 体积小、重量轻，可设计成任意形状 4 抗电磁干扰与信号串扰能力强 5 信号传感与传输一体化，系统可靠性高 6 耐高温、抗腐蚀、在易燃易爆环境下比较安全等。
光的干涉实验报告
光的干涉实验报告
光的干涉实验是物理学中非常经典的实验之一，其又被称为杨氏干涉实验，是由诺贝尔物理学奖获得者杨振宁等科学家研究和发现的。
本实验的基本思想是通过两束光分别从不同位置照射到物体上，使得光波与光波之间相互干扰，以检测和观测物体上位置的细微变化和结构。
光的干涉实验的原理是基于光的波动性和相位差的概念，其关键在于物体表面会反射出两束光，这两束光之间的相位差会使得光波之间发生干涉，从而产生干涉条纹。
干涉条纹的特征是黑白相间的交替条纹，这是在线性两端的光波叠加相消和叠加增强的过程中形成的。
在进行光的干涉实验时，先要制备一个干涉仪，其中包括一个光源，一块分束器，两条射程相等的光路，以及一个接收器。
制备完毕后，需要将两束光借助分束器分别引入到干涉仪中，分别照射到物体上，形成两束反射光，从而在接收器上观测到干涉条纹。
光的干涉实验在实践中有很多的应用，其中最为重要的是对物体形态、变形等细微的检测和研究，在材料科学、工业制造、生物医学等领域都有广泛的应用。
在实验的过程中，干涉条纹的实验结果不仅与制备的干涉仪有关，还与环境的温度、湿度等因素有关。
因此在进行实验时要注意细节，控制好各项条件，以保证实验结果的精确性和可靠性。
总之，光的干涉实验是物理学中一个经典的实验，其原理是基于光的波动性和相位差的概念，通过观测干涉条纹的形成，可以检测物体表面位置和结构的微小变化。
在实际应用中，光的干涉实验具有很多的用处，在材料科学、医学和制造工业中有着广泛的应用。
因此，在进行实验时要注意严谨实验的步骤，以保证实验结果的区分度和可靠性。
双光束干涉仪的使用方法与光程误差补偿技巧
双光束干涉仪的使用方法与光程误差补偿技巧干涉仪是一种用于研究光的波动性与干涉现象的仪器。
在众多干涉仪种类中，双光束干涉仪因其简单的结构和易于操作的特点而被广泛应用于科研实验和工业生产中。
本文将介绍双光束干涉仪的使用方法，并探讨如何补偿光程误差以获得准确的干涉结果。
双光束干涉仪由两束光源、分束器、合束器和干涉光学部件等组成。
在使用前，首先需要保证干涉仪的光学部件干净透明、无损伤，并调节光源的亮度和聚焦度。
接下来，将光源1发出的光线通过分束器分成两束，其中一束经过被测样品或待研究物体，另一束则是参照光线。
在干涉光路中，需要调节合束器使得两束光线重合，并通过干涉光学部件使两束光线产生干涉现象。
干涉的结果会在检测器上形成明暗条纹，这些条纹记录了光波的相位差和干涉程度。
通过分析条纹的间距和模式，可以得到被测样品的参数信息，比如厚度、折射率等。
然而，在实际应用中，由于多种原因，光程误差往往会引入干涉结果中，影响测量的准确性。
为了消除或减小光程误差的影响，可以采用一系列的补偿技巧。
首先，考虑到双光束干涉仪中光速的变化带来的光程误差。
干涉仪中的光程差是指两束光线从分束器到合束器的光程差。
当光在不同介质中传播时，其传播速度会发生改变，引起传播时间的变化。
因此，在设计双光束干涉仪时，可以通过调节光路长度来补偿光速变化引起的光程误差，从而使干涉结果更加准确。
其次，考虑到光程误差可能来自于仪器本身的误差。
干涉仪的光路长度可能存在微小的变化或误差，在实际测量中，这些误差会导致干涉条纹的位移或模糊。
为了减小这种误差的影响，可以采用补偿装置，例如光程补偿片或移动平台，来调节光路长度，使它与待测样品的光路长度保持一致，进而消除光程误差的影响。
此外，光源的稳定性也是影响干涉结果准确性的重要因素之一。
在双光束干涉仪中，两束光路的光强需要保持稳定，否则会引入光程误差。
为了达到稳定的光源，可以采用恒流源或自动稳定光源等设备，通过反馈控制光源的亮度和强度，从而减小光程误差。
揭示光的干涉现象的双光束干涉实验
揭示光的干涉现象的双光束干涉实验引言：光的干涉现象是物理学中一个重要的现象，它可以用于分析和理解光的性质。
双光束干涉实验是一种常见的实验方法，通过它可以直观地观察到光的干涉效应。
本文将详细介绍这个实验的背景、原理、实验过程以及实验的应用和其他相关的专业性角度。
一、背景介绍：光的干涉现象是指两束或多束光相互叠加时产生的互相增强或抵消的现象。
这种现象说明了光既可以表现出波动性，又可以表现出粒子性。
二、双光束干涉实验原理：双光束干涉实验是通过将单色光分为两束光，并使它们在某一空间区域内相遇，进而产生干涉现象。
其核心原理是叠加原理和相干性原理。
1. 叠加原理：光的叠加原理是指当两束或多束光相遇时，它们的振幅将叠加在一起。
在双光束干涉实验中，单色光通过分光镜分成两束光，然后经过不同的光程传播，再次汇聚到一起。
这时，两束光会发生干涉现象，根据光程差的不同，干涉会有增强或抵消的效果。
2. 相干性原理：相干性是指两束或多束光波的波形之间存在一定关系，可以通过相位差来描述。
两束光在叠加的时候，它们的相位差决定了干涉的结果。
当相位差为整数倍的2π时，叠加效果增强；当相位差为奇数倍的π时，叠加效果抵消。
因此，控制相位差是双光束干涉实验中的关键。
三、实验准备：进行双光束干涉实验前，我们需要准备一些实验装置。
以下是一些基本的实验装置和材料：1. 光源：单色光是必需的，如使用激光器或单色滤光片。
2. 分束器：通常使用半透镜或分光镜来将光分成两束。
3. 光路调节装置：如平行平板或反射镜，用于调节两束光的光程差。
4. 探测器：如光电二极管或底片，用于通过观察干涉条纹来检测干涉现象。
四、实验过程：下面将详细介绍双光束干涉实验的实验过程：1. 确定光源：选择一种适合的单色光源，如激光器。
2. 分束器设置：将光通过分束器分成两束光。
可以使用半透镜或分光镜来实现分束。
3. 光路调节：通过调整平行平板或反射镜的位置，控制两束光的光程差。
多光束干涉的实验验证与应用
多光束干涉的实验验证与应用多光束干涉是一种光学现象，它是指当两个或多个光束相互交叠时产生的干涉现象。
这种干涉现象广泛应用于实验验证和科学研究中，例如测量光的波长、验证光的干涉性质以及研究光的传播特性等。
下面将介绍一种多光束干涉的实验验证与应用。
实验方法：实验需要的器材有一个激光器、一块分束板、展光透镜、空物投影仪和一块屏幕。
首先将激光器放置在适当的位置，使其发出的光束通过半反射的分束板。
分束板上的一部分光经过反射板后通过透镜展宽，形成一束展宽光束；另一部分光经过透镜展宽后形成另一束展宽光束。
这两束光经过一定的路径延迟后重新相遇，最后在屏幕上产生干涉条纹。
实验结果与分析：在实验中，我们可以观察到屏幕上出现了一系列明暗相间的干涉条纹。
这些条纹是由于两束光的相位差引起的，相位差的大小决定着干涉条纹的亮暗程度。
当两束光的相位差为整数倍的波长时，会出现明条纹；而当相位差为半整数倍的波长时，会出现暗条纹。
在实验中，我们可以通过改变透镜与分束板之间的距离，控制两束光的光程差，从而改变干涉条纹的条数或密度。
当透镜与分束板的距离增加时，光程差也随之增加，条纹的条数或密度也会相应增加。
这样可以验证光的干涉性质，即干涉条纹的条数或密度与光程差有关。
应用：多光束干涉实验有着广泛的应用。
首先，多光束干涉可以用于测量光的波长。
通过改变两束光的光程差，我们可以观察到干涉条纹的变化，进而计算出光的波长。
这在光学研究中有着重要的意义。
另外，多光束干涉还可以用于研究光的传播特性。
通过观察干涉条纹的形态和变化，我们可以了解到光的传播路径和传播速度等信息。
这对于研究光的性质和光传输技术的发展具有重要的意义。
此外，多光束干涉还可以应用于光学测量和显微领域。
通过干涉条纹的变化，我们可以测量物体的形状和表面的偏差等参数。
这在工业生产和科学研究中都有广泛的应用。
总结：多光束干涉是一种重要的光学现象，通过实验验证和应用可以帮助我们深入了解光的性质、传播特性和测量方法。
多光束干涉研究性实验报告
多光束干涉研究性实验报告实验目的：通过多光束干涉实验，研究光的干涉现象，并观察干涉图样的特征，探究实验条件对干涉图案的影响。
实验原理：干涉仪主要由两个部分组成：分束器和合束器。
分束器将入射光分成两束，分别通过两个光路。
在光路中，每束光经过反射、折射或透射后，再次汇集到一点，形成干涉现象。
干涉现象取决于光束之间的光程差。
当两束光的光程差为整数倍的波长时，干涉峰叠加，形成明纹，当光程差为半波长时，干涉峰与干涉谷叠加，形成暗纹。
实验材料和设备：1.干涉仪：包括分束镜、合束镜、调节螺钉等装置；2.可调节光源：如激光器、白光源等；3.干涉图样观察测量仪器：如干涉仪经过的屏幕、放大镜等。
实验步骤：1.准备工作：将干涉仪放在水平台上，保证仪器水平放置；调整干涉仪的样式和光源位置，确保光源到达分束器和合束器的光线轴与斜挂指示尺的方向平行；2.调整干涉仪视场内的初始亮暗带：首先调整合束镜使其垂直，将分束镜上下移动，观察干涉图案的变化，使得视场内的亮暗带尽量均匀；3.固定干涉仪的目镜和物镜，调节调节螺钉，使其轴线平行；4.定位和调节干涉仪光源：观察干涉图样，寻找中央亮纹，调整光源位置，使其尽可能处于中央位置；5.进行调试：逐步调节分束镜和合束镜的倾斜角度，观察干涉图样的变化，直到获得明显的干涉条纹；6.观察干涉图样：通过目镜观察干涉图样，可以使用放大镜调节目镜与眼睛的距离，从而获得更明确的干涉条纹。
实验结果与分析：在进行多光束干涉实验时，我们观察到了干涉条纹。
随着分束镜和合束镜的调整，干涉条纹的弯曲程度、间距和明暗纹的宽窄都发生了变化。
实验中我们发现，当两束光的光程差为整数倍的波长时，干涉峰叠加，形成明纹；当两束光的光程差为半波长时，干涉峰与干涉谷叠加，形成暗纹。
这是由于两束光的相位相加或相消的结果。
调整分束镜和合束镜的角度可以改变光束的光程差。
当两束光的光程差相等时，会得到明纹，而当光程差不相等时，会得到暗纹。
因此，分束镜和合束镜的调整对于干涉图样的形状和特征具有重要影响。
大学物理实验第二版迈克尔逊干涉实验测he-ne激光器的波长实验报告
大学物理实验第二版迈克尔逊干涉实验测he-ne激光器的波长实
验报告
二、实验目的：了解和研究He-Ne激光器的波长特性
三、实验原理：He-Ne激光器的波长可以用迈克尔逊干涉实验来测定，这是一种双光束干涉实验，由直接光束和反射光束组成。
其中，一束来自一个干涉仪，另一束与相同的干涉仪一起经过另一个干涉仪发射出来的光束。
两束光经过一个干涉仪的转向器后，在另一个干涉仪上形成干涉纹。
由于这两束光的反射镜形式不同，所以两束光的衍射峰也是不同的，所以会形成双重干涉实验。
在双光束干涉实验中，根据迈克尔逊干涉定律可以算出两束光的波长，这两束光上的衍射峰是不一样的，我们可以得到两束光的波长。
四、实验仪器：微机及软件，He-Ne激光器，双光束干涉仪，转向器
五、实验流程：
（1）设置实验仪器：将He-Ne激光器安装在双光束干涉仪的激光孔上，然后调整转向器的位置，使其正好位于干涉仪的凝聚光范围内；
（2）检查仪器：检查电源，确保仪器端口与电源端口之间有良好的连接；
（3）设置微机：使用微机加载相应的控制软件，确保仪器正常运行；
（4）观测干涉图像：通过观察微机上的干涉图像，确定两束光的衍射峰，以及衍射峰的位置和大小；
（5）测量波长：根据迈克尔逊干涉定律，对衍射峰位置和大小的测量值，计算出两束光的波长。
六、实验结果：通过实验，我们测量出He-Ne激光器的波长为632.8nm。
实验25 光纤干涉仪实验
光纤干涉实验实验说明书北京方式科技有限责任公司实验目的1、通过学生亲自操作，让学生了解掌握光纤的结构和光纤端面的一般处理方法，以及光纤的耦合方法，培养学生的动手实践能力。
2、通过对光纤输出端光斑的观察了解模式的概念。
3、通过摆放光纤干涉仪的光路，了解光纤马赫-曾德尔干涉仪的结构和特点。
4、通过观察测量温度与条纹移动数的关系，与及敏感长度与灵敏度的关系，进一步了解干涉仪作为温度传感器的参数特性与及其作为一台测量仪器的定标。
实验原理由长相干半导体激光器发出的激光束，经分束镜后一分为二，分别打在两个7自由度光纤耦合调整架中的聚焦透镜上，进行聚焦。
调整光纤的方向、距离和位置，使经过处理的光纤端面正好位于激光焦点处，以使尽量多的激光进入光纤。
进入光纤并符合传输条件的激光从光纤的另一端输出并发散。
将两条光纤的输出端并拢，使二束激光重叠合并。
在适当的条件下，重叠区将产生干涉条纹。
光纤的直径决定了干涉条纹非常细密，以肉眼观察很难观察清楚。
我们在这里采用了CCD摄像头对干涉条纹进行放大处理，调整摄像头距光纤出光端面的距离和位置，在监视器上就可观察到对比适当、宽窄适度的干涉条纹了。
适当地固定好光纤，分别将手掌靠近其中的一条光纤，我们将会看到干涉条纹快速移动。
实验内容1、放好激光器，打开电源。
调整激光器的俯仰角，使激光束基本平行于桌面。
（如何判断？）锁死磁性底座。
2、在距激光器10cm左右处，放上分束镜，并调整光束与分束镜之间的夹角，使透射光和反射光光强大致相等，（为什么二光束光强比依赖于夹角）。
锁死磁性底座。
3、在二束光的光路上分别放上7自由度光纤耦合调整架，使激光束正入射聚焦透镜，并锁死磁性底座。
取下光纤夹，将一张白纸放在聚焦透镜后，前后移动白纸，并从光纤夹安装孔中观察激光打在白纸上的情况。
仔细调整聚焦透镜的位置，使落在白纸上的光斑明亮而对称，并记下焦点处的大致位置。
4、从光纤盘中裁下1—1.5m长的光纤两根，用剥皮钳分别剥下光纤两端约10mm长的塑料涂覆层，再用笔式光纤刀在4—5mm处轻划一刀（注意不要直接切断光纤），感觉有一点发涩，有点划玻璃的感觉。
双光束干涉的实验观察与分析
双光束干涉的实验观察与分析双光束干涉是一种常见的光学现象，它是由两束光线交叠产生的干涉现象。
在双光束干涉实验中，我们通过调整两束光线的相位差和角度来观察干涉条纹的变化，并通过分析实验结果来了解干涉现象的原理。
在实验前，我们首先准备一束光线，可以使用激光器或者光源加透镜来获得平行的光线。
然后，我们将这束光线分为两束，分别被称为光路1和光路2。
在光路1和光路2的交点处放置一块半透明的玻璃板，玻璃板可以将光线分成反射光和透射光。
当两束光线汇聚到一起时，它们会在焦点附近产生干涉现象。
我们可以通过观察在屏幕上形成的干涉条纹来观察干涉现象。
在观察中，我们首先调整光路1和光路2之间的相位差。
当两束光线的相位差为一个波长的整数倍时，它们在焦点附近会产生明亮的条纹。
而当相位差为半波长的整数倍时，它们在焦点附近会产生暗条纹。
这是因为两束光线的相位差决定了它们的叠加效果，当相位差为整数倍时会产生叠加增强的效果，而当相位差为半波长的整数倍时会产生叠加抵消的效果。
接下来，我们可以通过调整光路1和光路2之间的角度来改变干涉条纹的间距。
当两束光线的角度发生变化时，干涉条纹的间距也会随之改变。
根据干涉条纹的间距可以计算出两束光线之间的角度差。
通过对双光束干涉实验进行观察和分析，我们可以了解光线的波动性质。
干涉现象表明，光线是按波动理论传播的。
另外，我们还可以通过干涉实验来测量光源的波长和光线的相位差。
在实际应用中，干涉现象在测量和检测领域具有重要的应用价值。
总的来说，双光束干涉实验展示了光线的干涉现象，通过观察干涉条纹的变化可以了解光线的波动性质。
这种实验方法简单易行，适用于教学和研究领域，对深入理解光学现象具有重要意义。
双光束干涉实验不仅可以用来观察干涉条纹的变化，还可以用来研究光的相干性及光的干涉现象的性质。
相干性是衡量光强波动的规律性和有序性的度量。
如果两束光的相位相同或者相差为整数倍的波长，那么它们会产生明亮的干涉条纹，这是由于两束光的振幅相加叠加而成。
大学物理实验报告之迈克尔逊干涉仪的调节与使用
迈克尔逊干涉仪的调节与使用一、实验目的1、了解迈克尔逊干涉仪的结构原理并掌握调节方法。
2、观察等厚干涉、等倾干涉以及白光干涉。
3、测量钠双线的波长差。
二、仪器用品迈克尔逊干涉仪，He-Ne多光束光纤激光器。
三、实验原理1、迈克尔逊干涉仪：迈克耳孙干涉仪是一个分振幅法的双光束干涉仪，其光路如图所示，它由反射镜M1、M2、分束镜P1和补偿板P2组成。
其中M1是一个固定反射镜，反射镜M2可以沿光轴前后移动，它们分别放置在两个相互垂直臂中；分束镜和补偿板与两个反射镜均成45°,且相互平行；分束镜P1的一个面镀有半透半反膜，它能将入射光等强度地分为两束；补偿板是一个与分束镜厚度和折射率完全相同的玻璃板。
迈克耳孙干涉仪的结构如图所示。
镜M1、M2的背面各有三个螺丝，调节M1、M2镜面的倾斜度，M1的下端还附有两个互相垂直的微动拉簧螺丝，用以精确地调整M1的倾斜度。
M2镜所在的导轨拖板由精密丝杠带动，可沿导轨前后移动。
M2镜的位置由三个读数尺所读出的数值的和来确定：主尺、粗调手轮和微调手轮。
如图所示，多光束激光器提供的每条光纤的输出端是一个短焦距凸透镜，经其会聚后的激光束，可以认为是一个很好的点光源S发出的球面光波。
S1’为S经M1及G1反射后所成的像，S2’为S经G1及M2反射后所成的像。
S2’和S1’为两相干光源，发出的球面波在其相遇的空间处处相干，为非定域干涉，在相遇处都能产生干涉条纹。
空间任一点P的干涉明暗由S2’和S1’到该点的光程差Δ=r2-r1决定，其中r2和r1分别为S2’和S1'到P点的光程。
P点的光强分布的极大和极小的条件是Δ=kλ（k=0,1,2,…) 亮条纹Δ=(2k+1)λ（k=1,2,…) 暗条纹2、He-Ne激光波长的测定：当M1与M2平行时，将观察屏放在与S2’S1’连线相垂直的位置上，可看到一组同心干涉圆条纹，如图所示。
设M1与M2间距离为d,则S2’和S1’距离为2d, S2’和S1’在屏上任一点P的光程差为Δ=2dcosψ，ψ为S2’射到P点的光线与M2法线的夹角。
牛顿环实验与光的干涉解析双光束干涉现象
牛顿环实验与光的干涉解析双光束干涉现象牛顿环实验是一种经典的光的干涉实验，它可以帮助我们理解光的干涉现象以及光的波动性质。
在这个实验中，一束平行光照射到一个凹透镜与平板玻璃之间，通过观察实验现象，我们可以探索光的波动性质。
首先，我们来了解一下牛顿环实验的基本原理。
在实验中，一束平行光照射到一个凹透镜上，形成了一个中心发散的光源。
当这束光通过凹透镜后照射到平板玻璃上时，它会在玻璃的上表面和下表面发生反射和折射。
这两个过程都会导致光的干涉。
具体来说，当光从光源经过凹透镜照射到平板玻璃上时，光会分为两束：一束直接照射到平板玻璃上，另一束经过一次反射后才照射到平板玻璃上。
这两束光的路径差决定了干涉的程度。
当两束光的路径差是整数倍的波长时，它们会相干叠加并形成明亮的干涉环。
这些明亮的环被称为牛顿环。
而当两束光的路径差是半整数倍的波长时，它们会相消干涉，形成暗纹。
通过观察牛顿环的分布，我们可以得到一些有关光的干涉的信息。
例如，通过计算牛顿环的半径，我们可以测量光的波长。
根据牛顿环的半径和凹透镜的曲率半径，可以推导出凹透镜的半径。
此外，牛顿环实验还有一种扩展，即双光束干涉现象。
在这个现象中，实验装置中加入了分束器，使光分成两束，然后再次合并在一起。
这种实验可以进一步探索光的干涉现象，并通过改变分束器的位置和角度来观察干涉的变化。
总之，牛顿环实验是一种重要的光的干涉实验，通过它我们可以深入了解光的波动性质以及干涉现象。
通过实验的观察和分析，我们可以测量光的波长和器件的特性。
这个实验不仅有助于加深我们对光学原理的理解，也具有实际的应用价值。
通过牛顿环实验的研究，我们可以更好地理解光的干涉现象，并应用到相关领域。
例如，牛顿环的应用包括光学薄膜的研究、表面粗糙度的检测以及液体折射率的测量等。
这些应用都依赖于对光的干涉的深入理解，并能够通过实验来验证和应用。
在未来的研究中，我们可以进一步探索牛顿环实验的应用领域，并尝试改进实验装置和技术，以提高实验的准确性和可靠性。
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南昌大学实验报告
学生姓名：刘pp 学号：5502vvvv 专业班级：vvvvvvvv
实验日期：2014/9/17 实验成绩：
实验三光纤双光束干涉实验
一、实验目的
1、掌握双光束干涉测量的原理
2、了解利用光纤干涉测量的优点和应用场合
二、实验装置
He-Ne 激光器，透镜，五维微调节架、控件箱（分束器），CCD，监视器，视频线。
三、实验原理
以光纤取代传统干涉仪的空气光程，构成了光纤双光束干涉仪。
由激光器发出的相干光，经分束器分别送入两根长度基本相同的单模光纤（其中一根作测量臂，一根作参考臂），两根光纤的末端会合在一起后，输出的激光束相遇迭加后产生干涉，形成干涉条纹。
干涉场的光强：I∝（1+cosθ）
当θ=2mπ时，干涉场光强取极大值。
m 为干涉级次，且满足关系式：
m =△L / λ , 或： m=v△t
当外界因素使测量臂光纤相对参考臂贡献长度改变△L ，导致了相对光程时延△t ；或者使传播光的频率 v 或光波长λ发生变化时，都会使 m 的值变化。
探测臂
He-Ne 光纤
分束器
参考臂
干涉条纹
图 1 光纤双光束干涉仪
当波长为λ0 的光入射到长为 L 的光纤时，以光纤的入射端面为基准，则出射光的相位为：ψ=βL= k0nL
式中：β——光在光纤中的传播常数
k0——光在真空中的传播常数
n ——光纤芯的折射率
L ——被测场与测量臂光纤的作用长度
光纤在外界因素作用下，相位的变化可以写成如下形式：
△ψ=β△L+L△β=ΒL（△L/L）+L(dβ/dn)+L(dβ/dD)△D
式中第一项表示由光纤长度变化引起的相位延迟（即应变效应），第二项表示
φ
M 1 d L 2d S 1’ S 2’ G S M 1’ M 2 R E P
S’ 感应折射率变化引起的相位延迟（即光弹效应）；第三项则表示光纤的直径改变（△
D ）所产生的相位延迟（对应于泊松效应））；一般情况下，直径改变引起的相移量比前面两项要小的多，可忽略不计。
从而上式可以简化如下：
△ψ= k 0nL （△L/L+△n/n)
四、实验步骤
1、按下图连接好各装置
He-Ne 分束器 显示器 CCD 图 2 实验装置图
2、 调节五维支架，使激光较好的耦合入光纤，观察得到较清晰的干涉条纹为止。
五、实验思考
1、干涉条纹的宽度与方向与光纤及背景的哪些参数有关？
答: 与光纤芯的折射率、被测场与测量臂光纤的作用长度以及光的波长等有关。
2、干涉条纹对光源有什么原理性要求？
答：要求光源具有较好的单色性以提高干涉条纹的对比度,且出射的应为平行光。
3、试提出另一种光纤双光束干涉仪的原理方案（例如迈克尔逊干涉仪）。
答：迈克尔逊干涉仪（实验五所采用的泰曼-格林系统是迈克尔逊白光干涉仪的简化）
（1）原理
迈克尔逊干涉仪是应用分振幅法产生双光束以实现干涉的仪器，仪器的光学系统由两个平面反射镜M1和M2及两块材质相同、厚度相等的平行平面玻璃板G1和G2所组成，如右图所示。
从光源S 发出的光，射到分光板G1上，分光板G1后表面有半反射膜，将一束光分解成两束光；一束为反射光（1），另一束为透射光（2）,他们的强度近似相等。
由于G1与M1、M2均成45度角，所以两束光都垂直的射到M1和M2，并经反射后回到G1上的半反射膜，再在观察处E 相遇。
因为光束（1）、（2）是相干光，若仪器调整得当，便可在E 处观察到干涉图样。
G2为补偿板，其物理性能和几何形状与G1相同，它的作用是为了补偿光束（2）的光程，使光束（1）和光束（2）在玻璃中的光程完全相等。
（2）干涉条纹的形成。
由于半反射膜实质上是一块反射镜，它M2 在M1附M2近形成一个虚像M'2。
由于是从观察处E 看到的两束光好像是从M1和M'2射来的，故可将M'2看成一个虚平面。
因M'2不是实物，它的表面和M1的表面所夹的空气薄膜可以 任意调节如使其平行则形成等厚的空气薄膜，产生等倾干涉；若不平行则形成空气劈尖，成等厚干涉。
从而在实验过程中可以观察到不同的干涉图样。
等倾干涉 使M2垂直M1（即M1平行M'2），S 又为面光源时，这就相当于空气平面板所产生的等倾干涉。
自M1和M2反射后两光束的光程差（如果光束（1）、（2）在半反射膜上反射时无附加光程差）为i dCos '=∆2，式中ｄ为M1和M'2间的距离，即为空气膜厚度。
I 为入射光M1、M'2镜表面的入射角。
由上式可知，当d 一定时，光程差只决定于入射角。
面光源上具有相同倾角I 的所有光束的光程差∆也相同，它们在干涉区域里将形成同一条干涉条纹，这种干涉即为等倾干涉。
对应不同入射角的光束光程差不相同，形成不同级次的干涉条纹，便得到一组明暗相间的同心圆环，条纹定域在无穷远处，在E 处直接用眼睛就可以观察到等倾干涉的同心圆环。
等厚干涉 当M1、M'2相距很近，并把M'2调成与M1相交呈很小的角度时，就形成一空气劈尖。
在劈尖很薄的情况下，从E 处便可看到等厚干涉条纹。
这时，两相干光程差仍可近似的表示为∆=2dcosi ，，在M1和M'2的交线处的直线纹称为中央条纹。
在交线上，d=0，光程差∆为零，条纹为一条直线；在交线附近d 很小，i 的变化可以忽略，即cosi 视为常数，条纹为一组近似与中央条纹平行的等间距的直条纹，可视为等厚条纹；离交线较远处d 变大，光程差∆的改变，除了与膜厚度d 有关外，还受i 角的影响，cosi 的影响不能忽略。
实际上i 很小，∆=2dcosi ≈2d(1-i2/2)，条纹发生弯曲。
六、实验小结
通过本次实验，我掌握了双光束干涉测量的原理，进一步熟悉了光纤双干涉仪的应用，并复习了有关迈克尔逊干涉仪的相关知识；同时，实际操作调节实验仪器以观察到较清晰的干涉条纹，也提高了动手能力。