光的干涉專(zhuān)題小論文

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1、光的干涉實(shí)驗(yàn)專(zhuān)題專(zhuān)業(yè):姓名:學(xué)號(hào):一.摘要該文主要介紹光的干涉產(chǎn)生的條件，牛頓環(huán)劈尖邁克遜干涉儀的使用以及牛頓環(huán)與劈尖實(shí)驗(yàn)邁克爾遜干涉儀的調(diào)節(jié)和使用激光全息照相三個(gè)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)方法。通過(guò)對(duì)三個(gè)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察，對(duì)三個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行比較擴(kuò)展。二.關(guān)鍵詞牛頓環(huán)、劈尖、邁克遜干涉儀、激光全息、幾何關(guān)系三.背景干涉是波的一種特殊的疊加效應(yīng)。所謂干涉，是指兩個(gè)或兩個(gè)以上的波相遇時(shí)，在一定情況下會(huì)互相影響產(chǎn)生的現(xiàn)象。在光學(xué)的發(fā)展史上，1690年，惠更斯首先提出光是一種波動(dòng)。1801年，英國(guó)物理學(xué)家托馬斯·楊首次利用實(shí)驗(yàn)成功的觀察到光的干涉現(xiàn)象，同時(shí)提出了

2、干涉理論，完美地解釋了光的干涉。邁克爾遜干涉儀是1883年美國(guó)物理學(xué)家邁克爾遜和莫雷合作，為研究“以太”漂移實(shí)驗(yàn)而設(shè)計(jì)制造出來(lái)的精密光學(xué)儀器。利用它可以高度準(zhǔn)確地測(cè)定微小長(zhǎng)度、光波的波長(zhǎng)、透明體的折射率等。后來(lái)人們利用該儀器的原理研制出了多種專(zhuān)用干涉儀，這些干涉儀在近現(xiàn)代物理和近代計(jì)量技術(shù)中被廣泛應(yīng)用。全息照相技術(shù)是20世紀(jì)60年代初隨著激光器的產(chǎn)生而發(fā)展起來(lái)的一門(mén)照相技術(shù)，在干涉計(jì)量、工件檢測(cè)、無(wú)損探傷、信息存儲(chǔ)、立體顯示等科學(xué)領(lǐng)域獲得了許多重要的應(yīng)用。全息照相技術(shù)從原理到方法都是一種嶄新的攝影技術(shù)，它不僅記錄物體發(fā)出或反射的光波的振幅，而且將光波的相

3、位也記錄下來(lái)，即記錄了物體光波的全部信息。觀看全息照片和觀看實(shí)物有同樣的立體感和真實(shí)感。四.論述1.牛頓環(huán)與劈尖（1）牛頓環(huán)圖1牛頓環(huán)儀結(jié)構(gòu)圖2牛頓環(huán)儀幾何結(jié)構(gòu)對(duì)于牛頓環(huán)實(shí)驗(yàn)如上圖，在平板玻璃上放一曲率半徑較大的平凸透鏡，這一裝置稱(chēng)為牛頓環(huán)儀。透鏡凸面和平玻璃互相接觸，平玻璃板和平凸透鏡之間就形成一個(gè)空氣薄膜層。當(dāng)單色光束從上面投射到牛頓環(huán)儀上時(shí)，由平凸透鏡下表面反射的光和平玻璃板上表面反射的光發(fā)生干涉。在牛頓環(huán)儀中，空氣膜等厚點(diǎn)的軌是以接觸點(diǎn)為中心的同心圓，因此，干涉條紋也是以接觸點(diǎn)為中心的明暗相間的同心圓環(huán)，這樣一簇圓環(huán)形的干涉條紋叫做牛頓環(huán)。在鈉光

4、燈下觀察牛頓環(huán)儀，調(diào)節(jié)牛頓環(huán)儀的3個(gè)螺絲，使干涉環(huán)紋的中心大致處在牛頓環(huán)儀的中央。將牛頓環(huán)儀置于載物臺(tái)上，并使牛頓環(huán)儀處在讀數(shù)顯微鏡鏡筒的下方，調(diào)節(jié)調(diào)焦手輪，使鏡筒緩慢向下移動(dòng)，直至平板玻璃的下端靠近牛頓環(huán)儀上表面，但不與其接觸。改變顯微鏡與光源的相對(duì)位置和平板玻璃的傾角，使顯微鏡的視場(chǎng)明亮，旋轉(zhuǎn)目鏡，直至能夠清晰地看到分劃板上的十字叉絲。松開(kāi)目鏡固定螺釘，轉(zhuǎn)動(dòng)整個(gè)目鏡，使叉絲的豎線垂直于顯微鏡的主尺，然后固定好螺絲。旋轉(zhuǎn)調(diào)焦手輪，顯微鏡鏡筒緩慢上升，使顯微鏡對(duì)干涉環(huán)紋調(diào)焦，直至看到清晰地牛頓環(huán)紋。在圖2中，R為透鏡的曲率半徑，形成的第m級(jí)干涉暗條紋的半

5、徑為rm，第m’級(jí)干涉暗條紋的半徑為rm’。以上兩式表明，當(dāng)A已知時(shí)，只要測(cè)出第m級(jí)暗環(huán)(或亮環(huán))的半徑，即可算出透鏡的曲率半徑R；相反，當(dāng)R已知時(shí)，即可算出．但是，由于兩接觸面之間難免附著塵埃以及在接觸時(shí)難免發(fā)生彈性形變，因而接觸處不可能是一個(gè)幾何點(diǎn)，而是一個(gè)圓斑，所以近圓心處環(huán)紋粗且模糊，以致難以確切判定環(huán)紋的干涉級(jí)數(shù)，即于涉環(huán)紋的級(jí)數(shù)和序數(shù)不一定一致．圖3劈尖儀（1）劈尖對(duì)于劈尖如圖3所示，將兩塊平板玻璃疊放在一起，一端用細(xì)絲(或薄片)將其隔開(kāi)，則形成一劈尖形空氣薄層．若用單色平行光垂直入射，在空氣劈尖的上下表面反射的兩束光將發(fā)生干涉，其光程差(為

6、空氣膜厚度)．因?yàn)榭諝馀夂穸认嗟戎幨且幌盗衅叫杏趦刹ＡО褰佑|處(即棱邊)的平行直線，所以其干涉圖樣是與棱邊平行的一組明暗相間的等間距的直條紋．（k=0，1，2，...）時(shí)，為干涉暗條紋．與k級(jí)暗條紋對(duì)應(yīng)的薄膜厚度為由于k值一般較大，為了避免數(shù)錯(cuò)，在實(shí)驗(yàn)中可先測(cè)出某長(zhǎng)度LX內(nèi)的干涉暗條紋的間隔數(shù)x，則單位長(zhǎng)度內(nèi)的干涉條紋數(shù)為．若棱邊與細(xì)絲的距離為L(zhǎng)，則細(xì)絲處出現(xiàn)的暗條紋級(jí)數(shù)為k=nL：，可得細(xì)絲的直徑為2.邁克爾遜干涉儀圖4邁克爾遜干涉儀光路圖邁克爾遜干涉儀的光路圖如圖4所示，G1、G2是一對(duì)精密磨光的平面反射鏡，G2一面鍍上半透半反膜，M1、M2為平

7、面反射鏡，M1是固定的，M2和G1精密絲相連，使其可以向前后移動(dòng)，最小讀數(shù)為10-4mm，可估計(jì)到10-5mm,M1和M2后各有幾個(gè)小螺絲可調(diào)節(jié)其方位。當(dāng)M2和M1’嚴(yán)格平行時(shí)，M2會(huì)移動(dòng),表現(xiàn)為等傾干涉的圓環(huán)形條紋不斷從中心“吐出”或向中心“吞進(jìn)”。兩平面鏡之間的“空氣間隙”距離增大時(shí)，中心就會(huì)“吐出”一個(gè)個(gè)條紋；反之則“吞進(jìn)”。M2和M1’不嚴(yán)格平行時(shí)，則表現(xiàn)為等厚干涉條紋，在M2移動(dòng)時(shí)，條紋不斷移過(guò)視場(chǎng)中某一標(biāo)記位置，M2平移距離d與條紋移動(dòng)數(shù)N的關(guān)系滿(mǎn)足。在圖M2′是鏡子M2經(jīng)A面反射所成的虛像。調(diào)整好的邁克爾遜干涉儀，在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下M1、M2′互

8、相平行，設(shè)其間距為d.。用凸透鏡會(huì)聚后的點(diǎn)光源S是一個(gè)很強(qiáng)的單色光源，其光線經(jīng)M