3.8.1 干涉仪干涉仪迈克尔逊干涉仪迈克尔逊干涉仪3.8.2 干涉条纹的可见度干涉条纹的可见度作业：作业：327、 3283.8.1 干涉仪干涉仪迈克尔逊干涉仪迈克尔逊干涉仪干涉仪是根据光的干涉原理制成的精密测量仪器，干涉仪是根据光的干涉原理制成的精密测量仪器，它可精密地测量长度及长度的微小改变等。它可精密地测量长度及长度的微小改变等。在现代科学技术中有着广泛的应用。在现代科学技术中有着广泛的应用。干涉仪的种类很多，这里只介绍在科学发展史上干涉仪的种类很多，这里只介绍在科学发展史上起过重要作用并在近代物理和近代计量的发展上起过重要作用并在近代物理和近代计量的发展上仍起着重要作用的仍起着重要作用的迈克尔逊干涉仪。迈克尔逊干涉仪。迈克耳逊干涉仪迈克耳逊干涉仪一一. . 仪器结构、光路仪器结构、光路M2M1EG2G1一一. . 仪器结构、光路仪器结构、光路M2M1EG2G1S22 11 半透半反膜半透半反膜M1和和M2是精密磨光的平面反射镜，是精密磨光的平面反射镜，分别装在相互垂直的两臂上，分别装在相互垂直的两臂上，M1固定，固定， M2而可通过精密丝杆而可通过精密丝杆沿臂长的方向移动。沿臂长的方向移动。G1和和G2是两块完全相同的玻璃板是两块完全相同的玻璃板G2被被称为补偿板，是为了使光束称为补偿板，是为了使光束1也同光束也同光束2一样地一样地三次通过玻璃板，以保证两光束间的光程差不致过大。三次通过玻璃板，以保证两光束间的光程差不致过大。M1和和M2与与G1和和G2 成成45角倾斜安装。角倾斜安装。在在G1的后表面上镀有半透明的银膜，的后表面上镀有半透明的银膜，能使入射光分为振幅相等的反射光和透射光。能使入射光分为振幅相等的反射光和透射光。二二. . 干涉结果分析干涉结果分析M2M1EG2G1S22 11 半透半反膜半透半反膜由于由于G1银膜的反射，银膜的反射，使在使在M2 附近形成附近形成M1的一个虚像的一个虚像M1当调节当调节M1使使M1与与M2相互精确地垂直，相互精确地垂直，在屏幕上可观察到圆形的等倾条纹，在屏幕上可观察到圆形的等倾条纹，如果如果M1与与M2偏离相互垂直的方向，偏离相互垂直的方向，这时就能观察到等厚直条纹。这时就能观察到等厚直条纹。因此光束因此光束1 和光束和光束2 的干涉的干涉等效于由等效于由M2 和和M1之间之间空气薄膜产生的干涉。空气薄膜产生的干涉。等等厚厚干干涉涉条条纹纹等等倾倾干干涉涉条条纹纹与与重重 合合二二. . 干涉结果分析干涉结果分析当条纹为等倾条纹时，移动当条纹为等倾条纹时，移动M2 ，相当于改变相当于改变M2 和和M1之间空气薄膜的厚度，之间空气薄膜的厚度，此此时时干干涉涉条条纹纹会会出出现现条条纹纹“吞吞进进”或或“冒冒出出”的的现象现象“吞进吞进”或或“冒出冒出”的条纹数与移动距离的关系的条纹数与移动距离的关系M2M1EG2G1S22 11 半透半反膜半透半反膜即即,干干涉涉条条纹纹每每移移动动一一条条相相当当于于空空气气薄薄膜膜厚厚度度改改变变 .两两臂臂光光程程差也改变差也改变三三. . 应用：应用： 测量微小位移测量微小位移 测折射率测折射率 测测光光谱谱线线的的波波长长和和精精细细结结构构M2M1EG2G1S22 11 半透半反膜半透半反膜1907年，年，迈克耳逊迈克耳逊获得诺贝尔奖获得诺贝尔奖例例1如图在光路如图在光路2中，中，插入厚度为插入厚度为h 的玻璃板，的玻璃板，已知测得条纹冒出的数目为已知测得条纹冒出的数目为N，所用光源的波长为所用光源的波长为，求玻璃的折射率求玻璃的折射率n解：解：插入厚度为插入厚度为h 的玻璃板的玻璃板使的光束使的光束2要比光束要比光束1多走一段光程，多走一段光程，在屏幕相遇所附加光程差为在屏幕相遇所附加光程差为M2M1EG2G1S22 11 半透半反膜半透半反膜 3.8.2 干涉条纹的可见度干涉条纹的可见度问题：问题：反射式牛顿环的干涉条纹反射式牛顿环的干涉条纹要比透射式牛顿环的干涉条纹清晰。要比透射式牛顿环的干涉条纹清晰。这意味着：这意味着：相干条件只是产生干涉条纹的必要条件，相干条件只是产生干涉条纹的必要条件，能否观察到干涉条纹，还有赖其清晰程度。能否观察到干涉条纹，还有赖其清晰程度。一一干涉干涉条纹条纹可见度可见度（衬比度衬比度、对比度对比度、反衬度）反衬度）为了描述干涉条纹的清晰程度，为了描述干涉条纹的清晰程度，常用常用可见度可见度来定量描述。来定量描述。其其定义为：定义为：干涉条纹中的最大光强。干涉条纹中的最大光强。干涉条纹中的最小光强。干涉条纹中的最小光强。两束光相干叠加时，光强分布为两束光相干叠加时，光强分布为其其值值越越大大干干涉涉条条纹纹的清晰程度越高的清晰程度越高为为两束光的光强，不随空间位置而变化两束光的光强，不随空间位置而变化为为相遇处两束光的相位差，相遇处两束光的相位差，便形成了光强在空间的不均匀分布，便形成了光强在空间的不均匀分布，即形成明暗相间的的条纹即形成明暗相间的的条纹空间不同处，空间不同处， 不同不同从上式可以看出，两束光强度越接近，可见度也越大从上式可以看出，两束光强度越接近，可见度也越大干涉条纹越清晰，因此观察双光束干涉时，干涉条纹越清晰，因此观察双光束干涉时，总设法使他们的光强尽量相等总设法使他们的光强尽量相等当当Io 2 -2 4 -4 4I1衬比度差衬比度差 ( (V V 1) 1)衬比度好衬比度好 ( (V V = 1)= 1)IImaxImino 2 -2 4 -4 *可以来解释可以来解释反反射式牛顿环的干涉条纹射式牛顿环的干涉条纹要比要比透透射式牛顿环的干涉条纹射式牛顿环的干涉条纹清晰清晰的问题。的问题。1231n2n1ndCBAS5E4对对于于牛牛顿顿环环中中玻玻璃璃和和空气的界面来说空气的界面来说