1马赫--1曾德干涉仪及全息光栅的制作

马赫---曾德干涉仪及全息光栅的制作

[引言]

马赫---曾德干涉仪是在雅满干涉仪的基础上发展起来的。在雅满干涉仪中，两块玻璃板的前表面起到分光板的作用，而后表面则起到反射镜的作用，分光板和反射镜不能单独进行调节，而且两束光的间隔为玻璃板的厚度所限定。为克服这些局限性，马赫和曾德使用了四块玻璃板，于是马赫---曾德干涉仪诞生了。

[实验目的]

1．熟悉所用仪器及光路调整，观察两束平行光的干涉现象。

2．观察全息台的稳定性。

3．了解全息光栅的原理，学习制作全息光栅。

4．熟悉读数显微镜的操作过程。

[基本原理]

在下图的光路中，波长为λ的激光束经扩束准直后，通过两个反射镜和两个半反半透镜组成的马赫---曾德干涉仪可以得到两束光程和强度都接近而且夹角易于调节的平行光束。在光束的重叠区将产生干涉条纹。在干涉区将放置感光板经适当曝光、显影、定影，将得到一个正弦光栅。当两束光的夹角θ不是太大，在垂直于两束光夹角平分线的平面上干涉条纹的间距θλ≈

d ，从而光栅的空间频率为λθν==d 1。

图二 马赫---曾德干涉仪及全息光栅的制作原理图

干涉面

1

如果在同一底板上相继进行两次曝光，使分别对应于两束光夹角略有差别的两个数值1θ和2θ，那么得到的将是叠加在一起的两个正弦光栅，他们的空间频率分别为1ν和2ν。这样的光栅称为复合光栅。复合光栅上呈现的明暗相间的粗条纹称为摩尔条纹，它是两个正弦光栅的差频形成的，摩尔条纹的空间频率1221νννν∆=-=m 。

当两束平行光束夹角不是太大时，利用焦距f 已知的凸透镜测量这两束平行光束在透镜后焦面汇聚的两个光点距离0x ，可近似求出它们的夹角f x 0=θ，从而在与这两束平行光束夹角平分线垂直的平面上制作的正弦光栅的空间频率为λνf x 0=。反之若要制作空间频率为ν的正弦光栅，可适当调节两束光的夹角，使0x 满足要求。

[仪器用具]

氦氖外腔激光器及电源，空间滤波器，傅里叶变换透镜，分光镜两块，加强铝反射镜两块，干板若干，读数显微镜，暗室设备。

[实验内容]

1．光路调节

利用小孔光阑为参照物，通过调节激光器俯仰偏转，保证激光细束与光学平台台面平行。参照光路图，先将激光扩束准直，得到平行光束，利用平晶检查平行光束的质量。然后构建马赫---曾德干涉仪，为得到更大的有效通光孔径，可将马赫---曾德干涉仪双臂摆放成“平行四边形”。

2．调节马赫---曾德干涉仪，制作空间频率mm 70≈ν的正弦光栅。

3．利用读数显微镜测量所要制作光栅的空间频率。

4．自己设计不同空间频率的复合光栅，观察摩尔条纹。

[思考题]

1．如何调好光路？应注意些什么问题才能得到清晰的全息光栅？

2．使用读数显微镜应注意哪些问题？