邁克爾遜干涉儀橢圓干涉條紋分析與校正

魏玉花, 韓軍峰 ,王秋云

(曲阜師范大學 a.印刷學院 b.計算機科學學院 c.實驗中心，山東 日照 276800)

邁克爾遜干涉儀橢圓干涉條紋分析與校正

魏玉花a, 韓軍峰b,王秋云c

(曲阜師范大學 a.印刷學院 b.計算機科學學院 c.實驗中心，山東 日照 276800)

通過分析得出，當兩虛光源連線與觀察屏不垂直時，在觀察屏上產(chǎn)生橢圓干涉條紋；產(chǎn)生橢圓干涉條紋的主要原因是邁克爾遜干涉儀兩平面鏡不垂直；提出通過調(diào)節(jié)平面鏡與絲桿垂直的方法，可使橢圓變?yōu)閳A，方法簡單可行，是實驗室中儀器調(diào)節(jié)較簡單快捷的一種方法.

邁克爾遜干涉儀； 橢圓干涉條紋； 分光板①

0 引言

邁克爾遜干涉儀是根據(jù)光的干涉原理制成的光學精密儀器[1].在實驗室中通常用來對長度、光的波長和精細結(jié)構(gòu)等進行精密測量，因此對干涉儀形成的干涉圖樣要經(jīng)常校準，以保證測量的高精確度.

1 邁克爾遜干涉儀的結(jié)構(gòu)及工作原理

圖1 邁克爾遜干涉儀工作原理圖

由于是非定域干涉，在觀察屏上疊加得到明暗相間的干涉環(huán).[2-6]如圖2，從虛光源S1和S2發(fā)出的兩光束到屏E上任意點P的光程差為：

δ=|s1p-s2p|=2dcosθ

(1)

(2)

(3)

(4)

2 橢圓干涉圖樣形成機理[7]

若兩虛光源S1和S2的連線與觀察屏不垂直，設(shè)S1和S2的連線與觀察屏的夾角為φ，則相鄰兩明紋條間距在夾角為φ的方向上變?yōu)椋?/p>

(5)

由于cosθ≤1，所以Δr′≥Δr，條紋間距變大，于是屏上的干涉圖樣看上去成了橢圓形.

造成兩虛光源S1和S2的連線與觀察屏不垂直的主要原因有兩個，一是：在實驗過程中由于調(diào)節(jié)過度，使平面鏡M1和M2與絲桿不再嚴格垂直；二是：實驗過程中分光板與平面鏡的夾角發(fā)生改變，不再成450角.

3 邁克爾遜干涉儀的調(diào)節(jié)

3.1 使分光板G1有鍍膜的一側(cè)靠近補償片G2.

觀察分光板G1是否放置正確，分光板G1的分光面有一層鍍膜，對光束起著透射和反射的作用，由于反射光1在整個光路中3次穿過分光板，為了補償透射光2在玻璃片中的光路，因此要求分光板G1有鍍膜的一側(cè)靠近補償片G2.

3.2 使平面鏡M1與絲桿1垂直.

擋住平面鏡M2的光，前后移動平面鏡M1，觀察光點在觀察屏E上的位置是否變化，如有變化，說明平面鏡M1與絲桿不垂直.調(diào)節(jié)平面鏡M1背部螺絲，并前后移動平面鏡，直到觀察屏E上光點的位置不發(fā)生變化.此時平面鏡M1與絲桿1垂直.

依照上述步驟，遮住平面鏡M1可調(diào)節(jié)平面鏡M2與絲桿2垂直.

4 總結(jié)

根據(jù)邁克爾遜干涉儀工作原理推導出橢圓干涉圖樣形成的理論依據(jù)，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合實驗，總結(jié)出產(chǎn)生橢圓干涉圖樣的幾種情況.為實驗室中儀器的調(diào)節(jié)和使用提供了簡便易行的方法.

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AnalysisandUpdatingofEllipceInteferenceFringeofMichelsonInterferometer

WEI Yu-huana,HAN Jun-fengb,WANG Qiu-yunc

(a.Department of Printing, b.school of computer science a printing college,c.experiment center Qufu 276826,China)

Through analyzing, can draw that when the line of S1 and s2 is not plumb,the inteference fringe is ellipce.The most reson is thatthe plane mirror and the screw mandrel is not plumb.The method to solve the question is to adjust the position of the plane mirror and the screw mandrel,when they are plumb,theellipces change the circles.The method is quikly and easily.

michelson interferometer；ellipce inteference fringe；spectroscopical plate

O436.1

A

1004-7077(2013)05-0044-03

2013-08-08

曲阜師范大學科研項目(項目編號：XJ200845).

魏玉花(1970-)，女，山東日照人，曲阜師范大學印刷學院副教授，理學碩士，主要從事材料科學研究.

閆昕]