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迈克耳孙干涉仪

大学物理12-6的内容,在此做一下复盘

上实物图(迈克尔逊干涉仪图片_百度百科 (baidu.com)【2021.5.27】)

迈克耳孙干涉仪

有条件的同学在上大学物理的时候,物理老师会拿一架迈克尔逊干涉仪过来,做演示实验。没有条件的同学,可以问一问物理老师,约时间让老师带你们看一看(hh大学怎么会没有干涉仪呢)。

不过这篇博文主要示意的是理论,所以——上构造示意图!

(图片来源:迈克尔逊干涉仪的调节与使用_word文档在线阅读与下载_无忧文档 (51wendang.com))

迈克耳孙干涉仪

请记住上面写的字母。

构造

迈克耳孙(A.A.Michelson)干涉仪的构造如上图所示。

M1,M2是两片精密磨光的平面反射镜。如图,M2固定,M1是可以前后移动的。

G1,G2是两片材料相同、厚度均匀且相等的平行玻璃片(与M1、M2成45°角)。G1的一个表面上镀有薄银层,使照射在G1上的光强一半反射,一半透射。

【这就性质很人为——不得不感叹做镜子的人技艺高超呀!】

光路

一般是点光源散发出的光线,经过L,变成平行光。光路如上图,根据“一半反射,一半透射”分为两个光路(1),(2)。

(1)L→G1→反射→M1→反射→G1→穿过G1向下

(2)L→G1→透射→G2→M2→反射→G2→G1→反射向下

分析

不如把下方光路最终进入的区域放上一只接收光线的大眼睛eye——记作E吧。

显然光路(1)、(2)产生的进入E的光是相干光,也就是说可以在E处看到干涉条纹。

说实话,那个图里的名称是十分贴切的:

G1是分束板,表示(1)(2)在此分开;

G2是补偿板,实际上为只通过G1一次的(2)补偿了通过G1三次的(1),使得最终的效果是(1)(2)分别三次穿过等厚的玻璃片,从而保证它们经过玻璃片的光程相等。

那么,既然都补偿成这样了,我们不妨人为地将(2)与(1)分离部分的光路扭转90°【这里你可以一窥玻璃片45°倾斜角的妙处了】,由于玻璃板里的光程早已补偿过,这样我们其实可以等效地将M2看作M2',这样会很方便与M1结合在一起进行比较分析——相干光。

若M2'与M1严格地相互平行,可以看作等厚空气层,就有等倾干涉条纹。

若M2'与M1并不严格相互平行,有一定的小角度,可以看作空气劈尖,就有等厚干涉条纹。

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