光的干涉测量薄膜厚度.ppt

G1
G2
t
t k
n 1 2
四，实验内容及步骤
❖ 1。使用前仪器的调节
❖ （一）调整迈克尔逊干涉仪，观察非定域干涉、等倾干涉 的条纹
① 对照实物和讲义，熟悉仪器的结构和各旋钮的作用；
② 点燃He—Ne激光器，使激光大致垂直M1。这时在屏 上出现两排小亮点，调节M1和M2背面的三个螺钉，使 反射光和入射光基本重合（两排亮点中最亮的点重合且与 入射光基本重合）。这时，M1 和M2大致互相垂直，即 M1／、M2大致互相平行。
由于迈克尔逊干涉仪的测量精度较高，反方向转动微动手轮测 量另一组数据时，一般需要转动20多圈方可消除“空回误差”， 这时也可直接反方向转动粗动手轮达到消除“空回误差”的目 的
迈克尔逊干涉仪的 应用
微小位移测量
d N
2
可测量10^-7m 的微小位移
测波长
2d
N
测折射率
2(n 1)l N
相关论文
❖ 由M1反射回来的光波在分光板G1的第二面上反射时,如 同平面镜反射一样,使M1在M2附近形成M1的虚像M1′, 因而光在迈克尔逊干涉仪中自M2和M1的反射相当于自 M2和M1′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M2和M1′平行时(此时M1和M2严格互相垂直),将观 察到环形的等倾干涉条纹.一般情况下,M1和M2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).
❖ 这学期,我们做了光学部分以及近代物理相关的实验,下面 就对迈克尔逊干涉仪这个实验做深入讨论.通过做这个实 验,我熟悉了迈克尔逊干涉仪的结构和工作原理,掌握了迈 克尔逊干涉仪的调节方法,观察到了等倾干涉条纹,并且测 量到了半导体激光的波长,还了解到了时间的相干,但深入 思考,想到了一下几个问题:
❖ (1)怎么利用迈克尔逊干涉仪测量透明介质的折射率 怎么 用迈克尔逊干涉仪测量一个玻璃薄片的厚度
❖ 现就假如已知某透明介质的厚度,要测该透明介质的折射 率,我们可以通过以下步骤来实现:
❖ ①以钠光为光源调出等倾干涉条纹。
❖ ②移动M2镜,使视场中心的视见度最小,记录M2镜的位置; 在反射镜前平行地放置玻璃薄片,继续移动M2镜,使视场 中心的视见度又为最小,再记录M2镜位置,连续测出6个视 见度最小时M2镜位置。
❖ 迈克尔逊干涉仪实验论文 ❖ 袁同庆 网络一班 090602143 ❖ 摘要：物理实验课的开设对激发学生的求知欲,拓宽其知
识面,培养其创新思维能力等方面都具有重要意义.本文以 迈克耳逊干涉仪实验为例,讨论了怎么利用迈克尔逊干涉 仪测量透明介质的折射率和厚度 还讨论了转动手轮时干 涉条纹的吞吐以及干涉条纹的疏密的原因,而且还对能否 用点光源做该实验以及把单色光换成白光来做此实验想看 到干涉条纹所满足的条件做出了讨论。 ❖ 关键字:折射率,厚度,干涉条纹吞吐,点光源,白光干涉
1. 迈克尔逊干涉仪光路及结构
反射镜 M1
M1 移动导轨
单 色 光 源
分光板 G1
M1 M2
反 射 镜 M2 补偿板 G2
G1//G 2 与 M1, M 2 成 45 角
M2 的像 M'2
反射镜 M1
单 色 光 源
G1
当 M1 垂直于 M 2
时，可形成等倾 干涉条纹.
d
M1 M2
反
射
镜
G2
M2
光程差 Δ 2d
M'2
反射镜 M1
单 色 光 源
G1
当 M1不垂直于M 2
时，可形成劈尖
型等厚干涉条纹.
反
射
镜
G2
M2
迈克尔逊干涉仪的主要特性
(1)两相干光束完全分开；
(2)两光束的光程差可调.
M'2 M1
d
d
移动反射镜
d k
2
M1
移
干涉
G1
G2
M2
动 距 离
条纹 移动 数目
➢ 干涉条纹的移动 当 MM1 1 M与2M2 之间距离变大时 ，圆 形干涉条纹从中心一 个个长出,并向外扩张 , 干涉条纹变密；距 离变小时，圆形干涉 条纹一个个向中心缩 进, 干涉条纹变稀 .
③ 在光路上放入一扩束物镜组，它的作用是将一束激光汇
聚成一个点光源，调节扩束物镜组的高低、左右位置使扩 束后的激光完全照射在分光板G1上。这时在观察屏上就 可以观察到干涉条纹（如完全没有，请重复上面步骤）再 调节M1下面的两个微调螺丝使M1／、M2更加平行，屏 上就会出现非定域的同心圆条纹。
2.将薄膜放入光路进行实验
实验.测量1A薄膜厚度
❖ 一，实验目的：测量1A薄膜的厚度 ❖ 二，实验工具：迈克尔逊干涉仪，厚度未知折射率为n的
透明薄膜 ❖ 三，实验原理：利用试验时两条光路的光程差 和试验时条纹前后条纹移动数N条。最后利用公式：
n(D-d)=N人
熟悉了解迈克尔逊干涉仪
主要内容：
1. 了解迈克尔逊干涉 仪结构及原理 2.仪器的调节
等倾干涉条纹
M1
M1与M2'重 合
M2'
M2'
M1
等厚干涉条纹
M1 M2'
M1
M2'
M2'
M1
M1
M'2
M1
d 光程差 Δ 2d
插入介质片光程差
n M2
Δ' 2d 2(n 1)t
G1
G2
光程差变化
ຫໍສະໝຸດ Baidu
t
Δ' Δ 2(n 1)t
M'2
M1
d
2(n 1)t k
干涉条纹移动数目
n M2
介质片厚度
❖ (1)怎么利用迈克尔逊干涉仪测量透明介质的折射率，怎 么用迈克尔逊干涉仪测量一个玻璃薄片的厚度。
❖ (2)转动手轮时干涉条纹吞吐以及干涉条纹的疏密的原因 是什么
❖ (3)迈克尔逊干涉仪实验能否用点光源 为什么。
❖ (4)假如把单色光换成白光,想看到干涉条纹必须满足什 么条件。
❖ 从扩展光源S射来的光在G1处分成两部分,反射光⑴经G1 反射后向着M2前进,透射光⑵透过G1向着M1前进,这两 束光分别在M2,M1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.
❖ 设厚度为e，折射率为n，把薄膜放到其中一条光路上， 光经过薄膜，光程差改变2(n-1)e，再数出并记下实验 前后干涉条纹移动条数k
❖ 再利用公式：2(n-1)e=kλ 进行计算 ❖ 记下实验结果 ❖ 数据处理
• 【注意事项】
1、 任何光学面不得用手摸，如需要用镜头纸轻轻擦拭。
2、 本实验的重点和难点是粗调即步骤③，需反复调节M1和 M2背面的三个螺钉，但必须均匀调节，否则会造成仪器的损 坏。