马赫--曾德干涉

编号： 06 __

贵州民族大学

Guizhou Minzu University

《基础光学》课程论文

论文题目： 马赫--曾德干涉光路夹角对

干涉条纹粗细影响的探究

学院(系)： 信息工程学

院

专 业： 光信息科学与技术

年 级： 2011级

姓 名： 汪灿

学 号： 201107040014

完成时间： 2013年 6

月 13 日

马赫--曾德干涉光路夹角对干涉条纹粗细影响的探

究

汪灿

摘要：本文对马赫--曾德干涉严格等光程的调节以及讨论两束光夹角

与干涉条纹之间存在决定关系和光路夹角

对干涉条纹粗细影响。

关键词：马赫-曾德干涉、等光程、光路夹角

马赫-曾德干涉法原理

马赫-曾德干涉法属于分振幅法，其光路图如图（a）所示。

（a）马赫-曾德干涉光路示图

由激光器发出的激光通过扩束器和准直镜后变成平行光，该平行光经半透半反镜P1后被分成两束光，分别由两个反射镜射向另一个半透半反镜P2，最后到接收系统。光束在接受系统上形成等距直线干涉条纹。

它是由两块分束镜（半反半透镜）和两块全反射镜组成，四个反射面接近互相平行，中心光路构成一个平行四边形。从激光器出射的光束经过扩束镜及准直镜，形成一束宽度合适的平行光束。这束平行光射入分束板之后分为两束。一束由分束板反射后达反射镜M1，经过其再次反射并透过另一个分束镜，这是第一束光，另一束透过分束镜M2，经反射镜及分束镜P2两次反射后射出，这是第二束光。在最后块块分束镜前方两束光的重叠区域放上收受系统。马赫-曾德干涉搭建装置如下图(b)所示实物图 .

实物连接图

（b）马赫-曾德干涉实物图

实验仪器

所需的实验仪器有He-Ne激光发射器1架、发散镜1面、凸透镜1面、半反半透镜2面、全反镜2面、接收系统（白屏）和光阑各一、拍摄光栅用的干片若干、架子等。

实验步骤

1) 按图大致确定各实验装置的摆放位置；

2) 打开He-Ne激光发射器，利用白屏使激光束平行于水平面；

3) 调节发散镜和激光发射器的距离使激光发散；

4) 调节凸透镜和发散镜的距离使之等于凸透镜的焦距，得到平行

光；

5) 调节两面半反半透镜和两面全反镜的位置和高度，使它们摆成

一个平行四边形，并得到两个光斑；

6) 调节半反半透镜和全反镜上的微调旋钮使得到的两个光斑等

高，且间距为4-6cm。

技术关键

根据上面的光路图搭建好马赫增德尔干涉光路，最终在光屏上形成一簇由分波振面法而得到的干涉条纹图样。在搭建光路时要想得到在一定范围内的可视图样需要一定的技巧，首先要在第二块半透半反镜上将两束光形成一个交点，然后再旋动第二块半透半反镜直到在光屏上也有一个点将为两条光线的交点，在放入扩束镜，基本上就可以在屏上看到干涉条纹；这里就涉及到两相干光的夹角对干涉条纹宽度和粗细问题的影响。

马赫-曾德干涉严格等光程的调节

1. 首先调节激光器，使激光光束与光学平板严格平行

将He-Ne激光器固定在光学平台上，使光线大致位于光学平台的某列螺孔上方。并且激光器四维可调。在光学平板两个相距较远的且在同一水平线的螺孔位置固定两个高度相等的可调光阑。这两个小孔光阑也必须距离激光输出镜足够远，它们之间的距离视光学平板的大小而定，间隔越远越精确，但调节起来也越困难。先将小孔光阑的孔径调大，然后

反复调节激光器的水平位置,高度和角度，使激光光线均能通过光阑，且光线大致位于光阑的中心位置。然后将两小孔光阑的孔径调小，小孔光阑的大小视情况而定，但是要保证激光光束能够同时穿过两个小孔光阑而不被遮挡，经过反复调节，使激光光束刚好能够通过。此时，可以保证激光光束与光学平板严格平行，并位于光学平板某列螺孔的中心位置上方

2. .放置第一块分光镜p1，获取两条严格垂直的分光束。

首先在激光束的传播方法放置第一块分光镜，将He-Ne激光器的主光束平分得到一分光束。然后在分光束方向与分光镜同一列的螺孔位置，先后放置两个域步骤1中高度相等的可调光阑。同样，这两个可调光阑的位置和分光镜的距离需要尽量地远。按照步骤1的方法，反复调节分光镜p1的位置和反射角度，使得分光束刚好通过可变光阑的中心，此时，可以得到两条严格垂直的分光束。

3. 放置第一块反射镜M1，获得两条严格等高的分光束

在主分光束光路中放置第一块反射镜M1，将主光束的传播方向改变，该反射镜与分光镜P1位于同一列螺纹孔。同样，在反射光的方向的一列螺纹孔的适当距离放置两个域步骤1和2中等高的光阑，反复调节反射镜的位置和反射角度，使得反射光能刚好通过可变光阑的中心。此时，可以获得严格平行并且等高的两束光线。

4. 放置第二块反射镜M2，获取空间严格等光程的光束交点的位置

在步骤2中获取的分光束中的传播路线上放置第二块反射镜M2，同样，在反射光路中适当距离放置两个域上述步骤中等高的可变光阑，反复调节反射镜的位置和反射角度，使得反射光刚好通过可变光阑的中心。同时，如果调节的方法正确，主分光束的反射光和另外一条分光束可以刚好在空间相交，该交点基本可以刚好满足严格的等过程。

5. 放置最后一片分光镜P2得到无限宽干涉条纹图。

在步骤4中两束分光的交点处放置最后一块分光镜P2，调节P2,使其位于两束分光的交点处，如果调节得真够好，一般就可以直接得到无限宽的干涉条纹图

光学平台

角与干涉条纹之间存在怎么的现象.

通过折射后的两相干光的夹角越大，那么在光屏上所成的条纹越细，随着光路夹角的减小，在平屏上的条纹越来越粗，并通过肉眼能看清楚明暗相间的条纹。

通过实验现象探究与干涉条纹的关系

光束I沿垂直屏幕P的传播方向，光束II与光束I的夹角为

，光束I河光束II产生相干光,光束I形成竖直的垂直等相面,光束II形成倾斜等相面.这两束光在平面上形成明暗相见的波振面.如下图所示.且间距为λ的等位相波阵面分别垂直于光的传播方向，屏幕上两个相邻的光强极大值之间的距离为d.若Ⅰ，Ⅱ两束光严格平行，则在屏幕不出现干涉条纹；若两束光在水平方向有一个交角，那么在屏幕的竖直方向出干涉条纹，而且两束光交角越大，干涉条纹越密，反正条纹越稀。当转动两块反射镜或最后一块分束镜使两个像点重合。这时光束I和光束II处于重合状态，聚交角，应没有干涉条纹。撤去透镜后，微调两块反射镜或