13.5 迈克耳孙干涉仪解析

干涉条纹移动数目
d
N
2( n 1)t
n
G1
G2
M2

介质片厚度
t
N t n 1 2
13-5 迈克耳孙干涉仪
例 在迈克耳孙干涉仪的两臂中，分别 插入l 10.0 cm 长的玻璃管，其中一个抽成 5 真空， 另一个则储有压强为 1.01310 Pa 的空气 , 用以测量空气的折射率 n . 设所用 光波波长为546 nm，实验时，向真空玻璃管 中逐渐充入空气，直至压强达到1.013105 Pa 为止 . 在此过程中 ，观察到107.2条干涉条 纹的移动，试求空气的折射率 n .
干涉仪

干涉仪：是根据光的干涉原理而进行各种测量 的仪器。 迈克耳孙干涉仪是一种典型的双光束干涉仪， 在物理学的发展史上曾起过重要的作用，目前 仍有广泛的应用

迈克耳孙简介
迈克耳孙 （A.A.Michelson） 美籍德国人，1881 年为了研究光速问题 发明了干涉仪，因其 发明的干涉仪及其在 精密测量和实验方面 的杰出成就，获得了 1907年的诺贝尔物理 学奖。
单 色 光 源
G1
G2
13-5 迈克耳孙干涉仪
二 迈克耳孙干涉仪的主要特性
(1)两相干光束完全分开； (2)两光束的光程差可调. M'2 d M1 d
干涉条纹移动 数目 N 移动反射镜 d
d N

2
移动反射镜 d
G1
G2
M2
光程差改变 2d
N
2d

13-5 迈克耳孙干涉仪
干涉条纹的移动
科学中的艺术
成 45 角
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G1//G 2 与 M1 , M2
13-5 迈克耳孙干涉仪
M 2 的像 M'2
反射镜 M 1 单 色 光 源
d
M1 M2
反 射 镜 M2
G1
G2
光程差 Δ 2 d
13-5 迈克耳孙干涉仪
M'2
反射镜 M1
当 M1不垂直于M 2 时，可形成劈尖 型等厚干涉条纹. 反 射 镜 M2
2l (n 1) 107.2
光纤迈克耳孙干涉仪
低相干光源
信号臂
生物体 参考光 反射镜
探测器 超外差电路
L1 L2 2×2 参考臂 L3 光纤耦合器
数据采集系统 OCT系统结构图
数据处理
OCT与高频率超声成像的比较
科学中的艺术


爱因斯坦： 我总认为迈克耳孙是科学中的艺术家，他的最大乐趣 似乎来自实验本身的优美和所使用方法的精湛，他从 来不认为自己在科学上是个严格的‘专家’，事实上 的确不是，但始终是个艺术家。 许多著名的实验都堪称科学中的艺术，如：全息照相 实验、激光冷却原子等等。 重要的物理思想＋巧妙的实验构思＋精湛的实验技术
当 M1与 M 2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 .
13-5 迈克耳孙干涉仪
M'2 M1
d
插入介质片
n
G1
G2
M2
光程差变化
Δ 2( n 1)t
t
13-5 迈克耳孙干涉仪
M'2 M1
13-5 迈克耳孙干涉仪
解：
设空气的折射率为 n
M1
A
充入空气后光程差变化
S
B
M2
2nl 2l 2l (n 1)
条纹移动一条时，对应光程差的变化为一个波长，当 观察到107.2 条移过时，光程差的改变 迈克耳逊干涉仪的两臂中 便于插放待测样品，由条 纹的变化测量有关参数。 107.2 n 1 1.0002927 精度高。 2l
迈克耳孙在工作
迈克耳孙干涉仪的应用
迈克耳孙干涉仪三个著名的实验 测量以太的漂移速度 精确测量长度 测量谱线的精细度
迈克耳孙干涉仪的照片
13-5 迈克耳孙干涉仪
一
迈克耳孙干涉仪光路及结构
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 G 2