四大干涉仪器有哪些

⑴ 等厚干涉的仪器

读数显微镜，牛顿环装置，单色光源（钠光灯）（λ=5893Å）

⑵ 干涉的两列波的干涉

两束光发生干涉后，干涉条纹的光强分布与两束光的光程差/相位差有关：当相位差为周期的整数倍时光强最大；当相位差为半周期的奇数倍时光强最小。从光强最大值和最小值的和差值可以定义干涉可见度作为干涉条纹清晰度的量度。
光作为电磁波，它的强度定义为在单位时间内，垂直于传播方向上的单位面积内能量对时间的平均值，即玻印亭矢量对时间的平均值：
从而光强可以用这个量来表征。对于单色光波场，电矢量可以写为
这里是复振幅矢量，在笛卡尔直角坐标系下可以写成分量的形式。
这里是在三个分量上的（实）振幅，对于平面波，即振幅在各个方向上是常数。是在三个分量上的相位，，是表征偏振的常数。
要计算这个平面波的光强，则先计算电场强度的平方：
对于远大于一个周期的时间间隔内，上式中前两项的平均值都是零，因此光强为
对于两列频率相同的单色平面波、，如果它们在空间中某点发生重叠，则根据叠加原理，该点的电场强度是两者的矢量和：
则在该点的光强为
其中、是两列波各自独立的光强，而是干涉项。 我们用、表示两列波的复振幅，则干涉项中可以写为
前两项对时间取平均值仍然为零，从而干涉项对光强的贡献为
根据前面复振幅的定义，、可以在笛卡尔坐标系下分解为
和
将分量形式代入上面干涉项的光强，可得
倘若在各个方向上，两者的相位差都相同并且是定值，即
其中是单色光的波长，是两列波到达空间中同一点的光程差。
此时干涉项对光强的贡献为
光波是电矢量垂直于传播方向的横波，这里考虑一种简单又不失一般性的情形：线偏振光，电矢量位于x轴上，传播方向为z轴方向，则两列波在其他方向上的振幅都为零：
代入总光强公式：
因此干涉后的光强是相位差的函数，当时有极大值；当时有极小值。
特别地，当两列波光强相同即时，上面公式可化简为 ，此时对应的极大值为，极小值为0。 显然，对于不同的干涉情形，产生的极大值和极小值差异是不同的。由此可以定义条纹的可见度作为条纹清晰度的量度： ，即可见度的范围为0到1之间。 虽然以上的讨论是基于两列波都是线偏振光的假设，但对于非偏振光也成立，这是由于自然光可以看作是两个互相垂直的线偏振光的叠加。 杨氏双缝
主条目：双缝实验
杨氏双缝实验是最早被提出的光的干涉演示实验（托马斯·杨，1801年），这一实验的重要意义在于它是对光的波动说的有力支持，由于实验观测到的干涉条纹是牛顿所代表的光的微粒说无法解释的现象，双缝实验使大多数的物理学家从此逐渐接受了光的波动理论。杨氏双缝的实验设置如右图所示，从一个点光源出射的单色波传播到一面有两条狭缝的屏上，两条狭缝到点光源的距离相等，并且两条狭缝间的距离很小。由于点光源到这两条狭缝的距离相等，这两条狭缝就成为了同相位的次级单色点光源，从它们出射的相干光发生干涉，可以在远距离的屏上得到干涉条纹。
如果两条狭缝之间的距离为，狭缝到观察屏的垂直距离为，则根据几何关系，在观察屏上以对称中心点为原点，坐标为处两束相干光的光程分别为
当狭缝到观察屏的垂直距离远大于时，这两条光路长度的差值可以近似在图上表示为：从狭缝1向光程2作垂线所构成的直角三角形中，角所对的直角边。而根据几何近似，这段差值为
如果实验在真空或空气中进行，则认为介质折射率等于1，从而有光程差，相位差。
根据前文结论，当相位差等于时光强有极大值，从而当时有极大值；当相位差等于时光强有极小值，从而当时有极小值。从而杨氏双缝干涉会形成等间距的明暗交替条纹，间隔为。
不同狭缝间距情形下的双缝干涉的明暗相间条纹，左起第一和第三张图对应的狭缝间距a = 0.250mm，第二和第四张图对应的狭缝间距a = 0.500mm。照片中所看到的中央亮纹要比两边的亮条纹明亮，则是因为狭缝的衍射效应。
若在双缝干涉中增加狭缝在两条狭缝连线上的线宽，以至于狭缝无法看作是一个点光源，此时形成的扩展光源可以看作是多个连续分布的点光源的集合。这些点光源由于彼此位置不同，在屏上同一点将导致不同的相位差，将有可能导致各个点光源干涉的极大值和极小值点重合，这就导致了条纹可见度的下降。
菲涅耳双面镜[编辑]
菲涅耳双面镜干涉的几何示意图
菲涅耳双面镜（Fresnel double mirror）是一种可以直接产生两个相干光源的仪器。菲涅耳双面镜是两个长度相同的平面镜M1、M2的组合，两个平面镜的摆放相对位置成一个很小的倾角α。当光波从点光源S的位置入射到两个镜面发生各自的反射后，分别形成了两个虚像S1和S2。由于它们是同一光源的虚像，因此是相干光源，左图中蓝色阴影的部分即为两束光的干涉区域。
从图中可见菲涅耳双面镜干涉的几何关系与杨氏双缝相同，因此只要求得两个虚像间的距离d就可以推知干涉条纹的位置。如果设光源S到两个平面镜交点A的距离为b，根据镜面对称可知两个相干光源到镜面交点的距离也等于b，即，
而虚光路S1A、S2A和平分线（图中水平的点划线）的夹角都等于平面镜倾角α，从而有。
这个距离等效于杨氏双缝中两条狭缝的间距，代入上文中公式即可得到干涉条纹的位置。光波入射到两个镜面时各自都会发生的反射相变，从而不会影响两者最终的相位差，因此菲涅耳双面镜干涉条纹的形状与杨氏双缝完全相同，都是等间距的明暗相间条纹，中间为零级亮纹。
菲涅耳双棱镜[编辑]
菲涅耳双棱镜干涉的几何示意图
菲涅耳双棱镜（Fresnel double prism）是一种类似于菲涅耳双面镜的形成相干光源的仪器，它由两块相同的薄三棱镜底面相合而构成，三棱镜的折射角很小，并且两者的折射棱互相平行。当位于对称轴上的点光源S发出光时，入射光在两块棱镜的作用下部分向上折射，部分向下折射，从而形成两个对称的虚像，这两个虚像即为两个相干光源。
如果三棱镜的顶角为α，折射率为n，则当α很小时光线因折射的偏折角度。
如果点光源S到三棱镜的距离为a，则根据几何关系可知两个相干光源间的距离为
以下关于条纹间距的计算和杨氏双缝相同。
洛埃镜[编辑]
洛埃镜（Lloyd mirror）是一种更简单的波前分割干涉仪器，本质为一块平置的平面镜M。点光源S位于离平面镜M较远且相当接近平面镜所在平面的地方，因此入射光倾角非常小。点光源S和它在平面镜所成虚像S'形成了一对相干光源。根据图中几何关系，若点光源S到镜平面的距离为d，则两个相干光源间的距离为2d。由于两条相干光路中其中一条经过了镜面反射，因此只有一束相干光发生了的反射相变，出于这个原因干涉条纹的正中为零级暗纹。
迈克耳孙测星干涉仪[编辑]
主条目：迈克耳孙测星干涉仪
迈克耳孙测星干涉仪的基本光路图
迈克耳孙测星干涉仪（Michelson stellar interferometer）是利用干涉条纹的可见度随扩展光源的线度增加而下降的原理（参见下文空间相干性一节）来测量恒星角直径的干涉仪。其基本光路如右图所示，它的概念首先由美国物理学家阿尔伯特·迈克耳孙和法国物理学家阿曼德·斐索在1890年提出，并由迈克耳孙和美国天文学家弗朗西斯·皮斯于1920年在威尔逊山天文台首次用干涉仪对恒星的角直径进行了测量。迈克耳孙测星干涉仪的长度约为6米，架设在口径为2.5米的胡克望远镜之上。其中两面平面镜M1、M2的最大间距为6.1米，并且是可调的；而平面镜M3、M4的位置是固定的，等于1.14米。当有星光入射到干涉仪上时，两组平面镜所构成的光路是等光程的，从而会形成等间距的干涉直条纹，而条纹间距为
架设在胡克望远镜上的迈克耳孙测星干涉仪，现保存于美国自然历史博物馆
这里是望远镜的焦距，是平面镜M3和M4之间的距离。而平面镜M1和M2之间的距离相当于扩展光源的线度，当M1和M2靠得很近时干涉条纹的可见度接近于1，随着两者间距增加可见度会逐渐下降为零。如果认为恒星是一个角直径为，光强均匀分布的圆形光源，其可见度由下面公式给出
其中，是贝塞尔函数。随着逐渐增加平面镜M1和M2之间的距离，当满足下面关系时，可见度首次降为零：
迈克耳孙测星干涉仪首次成功测量的恒星是参宿四，测得其角直径为0.047弧度秒，根据它到太阳的距离（约600光年）就可得到它的直径约为4.1×10千米，是太阳直径的300倍。事实上，这一台迈克耳孙测星干涉仪所能测量的都是直径在太阳直径数百倍的巨星，因为测量体积更小的恒星要求更大的M1和M2之间的距离，架设一台如此庞大的干涉仪对当时的技术而言相当困难。 等倾干涉
如右图所示，一个单色点光源S所发射的电磁波入射到一块透明的平行平面板上。在平行平面板的上表面发生反射和折射，而折射光其后又被下表面反射，反射光再被上表面折射到原先介质中。这条折射光必然会与另一条直接被上表面反射的反射光重合于空间中某一点，由于它们都是同一波源发出的电磁波的一部分，因此是相干光，这时会形成非定域的干涉条纹。若光源为扩展光源，一般而言干涉条纹的可见度会下降，但若考虑两条反射光平行的情形，即重合点在无限远处，此时会形成定域的等倾干涉条纹。根据几何关系，两束光的光程差可以表示为
其中是平行平面板的折射率，是周围介质的折射率。具体长度可以表示为
其中是平行平面板的厚度，是入射角，是折射角，两者满足折射定律。
这样得到的光程差为，对应的相位差为，另外考虑到发生于上表面或下表面的反射相变，相位差应为
根据干涉相长和相消的条件，当，m是整数时有亮条纹，而当m是半整数时有暗条纹。
由此，每一条条纹都对应一个特定的折射角/入射角，从而被称作等倾干涉。如果观测方向垂直于平行平面板，则可以观察到一组同心圆的干涉条纹。 此外，从平行平面板下表面透射的两束平行光也会形成等倾干涉，但由于不存在反射相变，相位差不需要添加项，从而导致透射光的干涉条纹的明暗位置与反射光完全相反。
等厚干涉
若等倾干涉中的平行平面板两个表面不是严格平行的，如右图所示，则对于单色点光源S的出射光，其上下表面的反射光总会在空间中某一点P上形成干涉，并且其干涉条纹是非定域的。此时这两束光的光程差可以写为
类似地，是周围介质的折射率，是平行平面板的折射率。 一般来说这个计算相当困难，但在平行平面板足够薄，且两面夹角足够小的情形下（例如薄膜），光程差可近似得出为
其中是薄膜在反射点C的厚度，是在该点的反射角。从而对应的相位差。
若光源为扩展光源，则会使干涉光在点P的相位差范围扩大，从而导致条纹可见度下降，但例外情形是点P位于薄膜表面：此时对从扩展光源各点出射的干涉光而言厚度都是相同的，当变化范围很小时，干涉条件可写为
当m为整数时有干涉极大，m为半整数时有干涉极小。其中是对扩展光源各点取平均得到的的平均值，而项的存在是考虑到反射相变。 如果是常数，则条纹是薄膜中厚度为常数的点的连线，这被称作等厚条纹。等厚干涉经常被用来检测光学表面的厚度是否均匀，对正入射的情形，，则干涉极小条件为
等厚干涉的一个例子是劈尖干涉，即光线垂直入射到劈形的薄膜上，若劈尖的折射率为，则根据前面结论干涉条件为
其中m为整数时是亮条纹，m为半整数时是暗条纹，条纹是一组平行于劈尖棱边的平行线，并且棱边上是零级暗纹。相邻明条纹对应的厚度差因而为。
进一步可得出条纹间距，其中是劈角，即劈尖干涉的条纹等间距。
等厚干涉的另一个著名例子是牛顿环。如右图所示，它是将一个曲率半径很大的透镜的凸表面置于一个玻璃平面上，并由平行光垂直入射而形成的干涉条纹。此时凸透镜和玻璃平面间的间隙形成了空气（折射率近似为1）为介质的劈尖，从而干涉条件为 ，其中m为整数时是亮条纹，m为半整数时是暗条纹。其干涉条纹是一组同心圆，并且中心为零级暗纹。 设透镜的曲率半径为，则条纹半径与劈尖厚度满足关系
从而可以得到干涉条纹的半径为，其中m为整数时是暗条纹，m为半整数时是亮条纹。由此可知牛顿环从中心向外条纹的间隔越来越密。
迈克耳孙干涉仪
主条目：迈克耳孙干涉仪
迈克耳孙干涉仪是典型的振幅分割干涉仪，它通过将一束入射光分为两束后，两束相干光各自被对应的平面镜反射回来从而发生振幅分割干涉。两束干涉光的光程差可以通过调节干涉臂长度以及改变介质的折射率来实现，从而能够形成不同的干涉图样。迈克耳孙干涉仪的著名应用是美国物理学家迈克耳孙和爱德华·莫雷使用它在1887年进行了著名的迈克耳孙－莫雷实验，得到了以太风测量的零结果。除此之外，迈克耳孙还用它首次系统研究了光谱线的精细结构。
右图是迈克耳孙干涉仪的基本构造：从光源到光检测器之间存在有两条光路：一束光被分束器（例如一面半透半反镜）反射后入射到上方的平面镜后反射回分束器，之后透射过分束器被光检测器接收；另一束光透射过分束器后入射到右侧的平面镜，之后反射回分束器后再次被反射到光检测器上。通过调节平面镜的前后位置，可以对两束光的光程差进行调节。值得注意的是，被分束器反射的那一束光前后共三次通过分束器，而透射的那一束光只通过一次。对于单色光而言只需调节平面镜的位置即可消除这个光程差；但对于复色光而言，在分束器介质内不同波长的色光会发生色散，从而需要在透射光的光路中放置一块材料和厚度与分束器完全相同的玻璃板，称作补偿板，如此可消除这个影响。
当两面平面镜严格垂直时，单色光源会形成同心圆的等倾干涉条纹，并且条纹定域在无穷远处。如果调节其中一个平面镜使两束光的光程差逐渐减少，则条纹会向中心亮纹收缩，直到两者光程差为零而干涉条纹消失。若两个平面镜不严格垂直且光程差很小时，光源会形成定域的等厚干涉条纹，其为等价于劈尖干涉的等距直条纹。
1905年至1930年间，人们又使用迈克耳孙干涉仪重复进行了多次迈克耳孙－莫雷实验，结果均不超过以太风存在情形下条纹移动量的10%。1979年，人们用激光进行了迄今为止最为精确的迈克耳孙－莫雷实验，实验所用的氦－氖激光频率被锁定到一个绝热稳定的法布里－珀罗干涉仪上，结果显示激光频率因以太风而可能存在的偏移不会超过其所预测的5×10。
马赫－曾德尔干涉仪
迈克耳孙干涉仪中，分束器也被用来使两束相干光重新会合发生干涉，而倘若采用一块独立的半透半反镜来使两束光重新会合，则可构造成马赫－曾德尔干涉仪（Mach-Zehnder interferometer）。它是由德国物理学家路德维希·马赫（恩斯特·马赫之子）和路德维希·曾德尔于十九世纪末设计的，其基本光路如左图所示：光源位于透镜的焦平面上，从透镜出射的平行光入射到第一面半透半反镜上分为两束，各自经一面平面镜反射后在完全相同的第二面半透半反镜重新会合，之后在两个方向上的光检测器都能发生干涉。通常，干涉仪中四个反射面需要被尽量设置为严格平行，并且四个反射点构成一个平行四边形以保证准直。由此，两列干涉臂的长度差异高度影响着两个方向上的光检测器所接收到的干涉信号，任何一个微小的光程差变化都会导致入射光能量的重新分配。当两列干涉臂的光程完全相等，并考虑光波在半透半反镜和平面镜上反射产生的多次半波损失，则可知此时两列相干光在光检测器1的光路上有相长干涉，所有入射光的能量都将进入光检测器1；而在光检测器2的光路上有相消干涉，没有入射光能量进入光检测器2。
在实际操作中，若其中一块半透半反镜和平面镜之间稍有倾斜，则会形成类似迈克耳孙干涉仪的劈尖干涉，即得到定域的平行等距直条纹。
通过测量光程差改变引起的光检测器所接收到的光强变化，马赫－曾德尔干涉仪经常用于测量可压缩气流中折射率的变化。即对于两条相干光路，其中一条作为参考光路，另一条置于待测气流中作为测试光路，从而可测得气流的折射率改变，进一步即可得到待测气流的密度改变。 主条目：相干性
在迈克耳孙干涉仪或马赫－曾德尔干涉仪这样的振幅分割干涉装置中，虽然两束光来自同一光源，但在实验中会发现如果一味增加两束光的光程差，会导致干涉条纹的可见度下降直至条纹消失；而在杨氏双缝干涉中，如果逐渐扩展两条狭缝在彼此连线上的线度，也会导致干涉条纹可见度的下降并最终消失。这种干涉条纹最终消失的现象是由于相干性，前者是由于实际的光波并非严格的无限长单色波列，它具有有限的相干长度（时间相干性）；后者是由于扩展光源造成了空间中不同点之间彼此的相干性下降（空间相干性）。例如在迈克耳孙干涉仪中，一列有限长度的入射波进入干涉仪后被分成长度相等的两列波，如果干涉仪两臂的光程差大于这两列波的长度，则对于这一入射波而言它产生的两列分波无法发生干涉，即两列波没有相干性。从而在任意时刻，到达空间中某一点的所有波列都来自不同的入射波的叠加，而这些入射波本身具有随机的相位和振幅涨落，在可观测时间内它们的叠加不产生干涉。
时间相干性
随着时间 的变化，在时间 内，一个相位显著飘移的波的振幅（红色），与延迟了时间 的振幅（绿色）。在任何设定时间 ，红色波会与延迟的绿色复制波互相干涉。可是由于一半的时间，红色波与绿色波同相位，另外一半时间，两个波异相位，所以，对于这个延迟，随着时间平均的干涉等于零。
时间相干性是光波单色性的一种反映，如果光波的单色性越好则它具有越好的时间相干性。也就是说，对于一列光波，将它延迟一段时间后再将其与自身延迟后的版本发生干涉，如果延迟的这段时间即使很大，而它仍然能与自身发生干涉，则称这列波或对应的波源有很好的时间相干性。对于严格的无限长单色波，无论延迟多久它仍然能与自身发生干涉；而对于实际的有限长波列超过一段特定时间之后则无法发生干涉，这段时间被称作相干时间，它也就是这列光波的持续时间。根据定义，描述时间相干性的方法即为自相关函数。
设有限长波列，其持续时间为，即当时。对这个波列做傅里叶变换，可得它的频谱为
这个积分的结果是一个归一化的Sinc函数，而频谱的模平方（功率谱）对应着光强。从函数可知光强的第一个零值对应着。
从而得到这列有限长波列的频率范围，即波列的频率范围近似为波列持续时间的倒数。事实上，实际的光波满足关系。由此可知激光的线宽也是时间相干性的反映，激光的线宽越窄则说明这束激光的时间相干性越高。
从相干时间可以进一步定义相干长度，是波长的范围。对于两列光波的光程差接近或大于它们的相干长度时，干涉效应将难以发生。
空间相干性
空间相干性是电磁波传播过程中在空间中两点的电场相关程度的反映，即它是一种互相关函数。如果一束电磁波在空间中传播的同一波阵面上不同点的相位彼此间高度相关，则认为这束电磁波有很强的空间相干性。例如，在一束激光的横截面上，向不同方向振荡的电场在相位变化上是高度一致的，即使这束激光的线宽很宽从而不具有很好的时间相干性。空间相干性是激光能够保持高度方向性的关键因素。
根据傅立叶光学，波源光强在二维平面上的分布的傅立叶变换，即是干涉条纹的可见度函数。从而对于线度为的扩展光源，其可见度是一个Sinc函数，因而在距离为的波阵面上，具有空间相干性的范围近似可表为
这个距离被称为相干间隔，由此可定义相干孔径角，也就是说在这个范围的光场内，波阵面上任意两点具有空间相干性。
由于杨氏双缝实验中条纹的可见度和狭缝在彼此连线上的扩展线度有很大关系，利用这个方法可以测量一些小光源的角幅度，这也正是迈克耳孙测星干涉仪的原理。

⑶ 激光干涉仪的品牌除了雷尼绍、光动、惠普，还有哪些牌子谢谢

现在惠普（现在叫是德科技）几乎不做激光干涉仪了，目前国外品牌主要是雷尼绍，而国内也就是中图仪器扛旗了。

SJ6000激光干涉仪集光、机、电、计算机等技术于一体，产品采用进口高性能氦氖激光器，其寿命可达50000小时；采用激光双纵模热稳频技术，可实现高精度、抗干扰能力强、长期稳定性好的激光频率输出；采用高速干涉信号采集、调理及细分技术，可实现最高4m/s的测量速度，以及纳米级的分辨率；采用高精度环境补偿模块，可实现激光波长和材料的自动补偿；采用高性能计算机控制系统及软件技术，支持中文、英文和俄文语言，友好的人机界面、向导式的操作流程、简洁化的记录管理。

⑷ 光的干涉的应用有哪些

我知道的有激光干涉测量和精密机床控制...迈克尔孙激光干涉仪是基于激光干涉原理来实现测试等方面的用途的最主要也是最重要的仪器。它是以激光波长为已知长度利用迈克耳逊干涉系统测量位移的通用长度测量.工具激光干涉仪有单频的和双频的两种。
目前常用来测量长度的干涉仪，主要是以迈克尔逊干涉仪为主，并以稳频氦氖激光为光源，构成一个具有干涉作用的测量系统。激光干涉仪可配合各种折射镜、反射镜等来作线性位置、速度、角度、真平度、真直度、平行度和垂直度等测量工作，并可作为精密工具机或测量仪器的校正工作。
现代工业需要满足日益严格的公差以及国际质量标准的要求，因此生产设备的工作性能受到前所未有的重视。为满足这一需求，研究人员利用激光的干涉原理推出了可以评估、监控并改善机器性能的两激光干涉测量系统，从而提高了生产力，缩短了停机时间，并使废品率降至最低。
激光干涉仪测量系统是迄今对机床、坐标测量机及其他位置精度至关重要的系统进行全面精度评估的最佳工具。此技术在这个领域已经有了许多应用。典型应用有:
传统的机床精度校正,
CNC机床精度校正与补偿,
第四轴的校正与补偿,
标准长度的测量,例如块规花岗石平台的校正,
光学平台精度检验,
PCB钻孔机精度校正与补偿,
三坐标空间精度校正,
半导体业机台校正。 还有全息照相...普通照相是把照相机的镜头对着被拍摄的物体，让从物体上反射的光进入镜头，在感光底片上产生物体的像。感光底片上记录的是从物体上各点反射出来的光的强度。但是，光是一种波，从被摄物体上各点反射出来的光不仅强度（它正比于光波振幅的平方）不同，而且位相也不同。全息照相就是一种既记录反射光的强度，又记录反射光的位相的照相术。这种照相术记录的是光波的振幅和位相的全部信息，所以称为全息照相。全息照相是应用光的干涉来实现的。它用激光（是良好的相干光）作光源。全息照相的原理如图所示，激光束被分成两部分：一部分射向被摄物体，另一部分射向反射镜（这束光叫参考光束）。从物体上反射出来的光（叫做物光束）具有不同的振幅和相位，物光束和从反射镜来的参考光束都射到感光片上，两束光发生干涉，在感光片上产生明暗的干涉条纹，感光片就成了全息照相。干涉条纹的明暗记录了干涉后光的强度，干涉条纹的形状记录了两束光的位相关系。

⑸ 迈克尔逊干涉仪都有什么应用多多益善,尽量详细!

迈克尔逊干涉仪,是1883年美国物理学家迈克尔逊和莫雷合作，为研究“以太”漂移而设计制造出来的精密光学仪器。它是利用分振幅法产生双光束以实现干涉。在近代物理和近代计量技术中，如在光谱线精细结构的研究和用光波标定标准米尺等实验中都有着重要的应用。利用该仪器的原理，研制出多种专用干涉仪。

http://wlsy.cug.e.cn//157.html
此处有详尽资料~!

⑹ 迈克尔逊干涉仪

这个主要是测量钠双线的波长差。

【实验目的】

1.了解迈克尔逊干涉仪的干涉原理和迈克尔逊干涉仪的结构，学习其调节方法。

2．调节观察干涉条纹，测量激光的波长。

3．测量钠双线的波长差。

4．练习用逐差法处理实验数据。

【实验仪器】

迈克尔逊干涉仪，钠灯，针孔屏，毛玻璃屏，多束光纤激光源（HNL 55700）。

【实验原理】

1．迈克尔逊干涉仪

图1是迈克尔逊干涉仪实物图。图2是迈克尔逊干涉仪的光路示意图，图中M1和M2是在相互垂直的两臂上放置的两个平面反射镜，其中M1是固定的；M2由精密丝杆控制，可沿臂轴前、后移动，移动的距离由刻度转盘(由粗读和细读2组刻度盘组合而成)读出。在两臂轴线相交处，有一与两轴成45°角的平行平面玻璃板G1，它的第二个平面上镀有半透（半反射）的银膜，以便将入射光分成振幅接近相等的反射光⑴和透射光⑵，故G1又称为分光板。G2也是平行平面玻璃板，与G1平行放置，厚度和折射率均与G1相同。由于它补偿了光线⑴和⑵因穿越G1次数不同而产生的光程差，故称为补偿板。

从扩展光源S射来的光在G1处分成两部分，反射光⑴经G1反射后向着M2前进，透射光⑵透过G1向着M1前进，这两束光分别在M2、M1上反射后逆着各自的入射方向返回，最后都达到E处。因为这两束光是相干光，因而在E处的观察者就能够看到干涉条纹。

由M1反射回来的光波在分光板G1的第二面上反射时，如同平面镜反射一样，使M1在M2附近形成M1的虚像M1′，因而光在迈克尔逊干涉仪中自M2和M1的反射相当于自M2和M1′的反射。由此可见，在迈克尔逊干涉仪中所产生的干涉与空气薄膜所产生的干涉是等效的。

当M2和M1′平行时(此时M1和M2严格互相垂直)，将观察到环形的等倾干涉条纹。一般情况下，M1和M2形成一空气劈尖，因此将观察到近似平行的干涉条纹(等厚干涉条纹)。

2．单色光波长的测定

用波长为λ的单色光照明时，迈克尔逊干涉仪所产生的环形等倾干涉圆条纹的位置取决于相干光束间的光程差，而由M2和M1反射的两列相干光波的光程差为

Δ＝2dcos i (1)

其中i为反射光⑴在平面镜M2上的入射角。对于第k条纹，则有

2dcos ik＝kλ (2)

当M2和M1′的间距d逐渐增大时，对任一级干涉条纹，例如k级，必定是以减少cosik的值来满足式(2)的，故该干涉条纹间距向ik变大(cos ik值变小)的方向移动，即向外扩展。这时，观察者将看到条纹好像从中心向外“涌出”，且每当间距d增加λ/2时，就有一个条纹涌出。反之，当间距由大逐渐变小时，最靠近中心的条纹将一个一个地“陷入”中心，且每陷入一个条纹，间距的改变亦为λ/2。

因此，当M2镜移动时，若有N个条纹陷入中心，则表明M2相对于M1移近了

Δd＝N (3)

反之，若有N个条纹从中心涌出来时，则表明M2相对于M1移远了同样的距离。

如果精确地测出M2移动的距离Δd，则可由式(3)计算出入射光波的波长。

3．测量钠光的双线波长差Δλ

钠光2条强谱线的波长分别为λ1＝589.0 nm和λ2＝589.6 nm，移动M2，当光程差满足两列光波⑴和⑵的光程差恰为λ1的整数倍，而同时又为λ2的半整数倍，即

Δk1λ1＝(k2＋)λ2

这时λ1光波生成亮环的地方，恰好是λ2光波生成暗环的地方。如果两列光波的强度相等，则在此处干涉条纹的视见度应为零(即条纹消失)。那么干涉场中相邻的2次视见度为零时，光程差的变化应为

ΔL＝kλ1＝(k＋1)λ2 (k为一较大整数)

由此得

λ1－λ2＝＝

于是

Δλ=λ1－λ2＝＝

式中λ为λ1、λ2的平均波长。

对于视场中心来说，设M2镜在相继2次视见度为零时移动距离为Δd，则光程差的变化ΔL应等于2Δd，所以

Δλ＝ (4)

对钠光＝589.3 nm，如果测出在相继2次视见度最小时，M2镜移动的距离Δd ,就可以由式(4)求得钠光D双线的波长差。

4.点光源的非定域干涉现象

激光器发出的光，经凸透镜L后会聚S点。S点可看做一点光源，经G1(G1未画)、M1、M2′的反射，也等效于沿轴向分布的2个虚光源S1′、S2′所产生的干涉。因S1′、S2′发出的球面波在相遇空间处处相干，所以观察屏E放在不同位置上，则可看到不同形状的干涉条纹，故称为非定域干涉。当E垂直于轴线时(见图3)，调整M1和M2的方位也可观察到等倾、等厚干涉条纹，其干涉条纹的形成和特点与用钠光照明情况相同，此处不再赘述。

【实验内容与步骤】

1．观察扩展光源的等倾干涉条纹并测波长

①点燃钠光灯，使之与分光板G1等高并且位于沿分光板和M1镜的中心线上，转动粗调手轮，使M1镜距分光板G1的中心与M1镜距分光板G1的中心大致相等(拖板上的标志线在主尺32 cm 位置)。

②在光源与分光板G1之间插入针孔板，用眼睛透过G1直视M2镜，可看到2组针孔像。细心调节M1镜后面的 3 个调节螺钉，使 2 组针孔像重合，如果难以重合，可略微调节一下M2镜后的3个螺钉。当2组针孔像完全重合时，就可去掉针孔板，换上毛玻璃，将看到有明暗相间的干涉圆环，若干涉环模糊，可轻轻转动粗调手轮，使M2镜移动一下位置，干涉环就会出现。

③再仔细调节M1镜的2个拉簧螺丝，直到把干涉环中心调到视场中央，并且使干涉环中心随观察者的眼睛左右、上下移动而移动，但干涉环不发生“涌出”或“陷入”现象，这时观察到的干涉条纹才是严格的等倾干涉。

④测钠光D双线的平均波长。先调仪器零点，方法是：将微调手轮沿某一方向(如顺时针方向)旋至零，同时注意观察读数窗刻度轮旋转方向；保持刻度轮旋向不变，转动粗调手轮，让读数窗口基准线对准某一刻度，使读数窗中的刻度轮与微调手轮的刻度轮相互配合。

⑤始终沿原调零方向，细心转动微调手轮，观察并记录每“涌出”或“陷入”50个干涉环时，M1镜位置，连续记录6次。

⑥根据式(5-8)，用逐差法求出钠光D双线的平均波长，并与标准值进行比较。

2．观察等厚干涉和白光干涉条纹

①在等倾干涉基础上，移动M2镜，使干涉环由细密变粗疏，直到整个视场条纹变成等轴双曲线形状时，说明M2与M1′接近重合。细心调节水平式垂直拉簧螺丝，使M2与M1′有一很小夹角，视场中便出现等厚干涉条纹，观察和记录条纹的形状、特点。

②用白炽灯照明毛玻璃(钠光灯不熄灭)，细心缓慢地旋转微动手轮，M2与M1′达到“零程”时，在M2与M1′的交线附近就会出现彩色条纹。此时可挡住钠光，再极小心地旋转微调手轮找到中央条纹，记录观察到的条纹形状和颜色分布。

3．测定钠光D双线的波长差

①以钠光为光源调出等倾干涉条纹。

②移动M2镜，使视场中心的视见度最小，记录M2镜的位置；沿原方向继续移动M2镜，使视场中心的视见度由最小到最大直至又为最小，再记录M2镜位置，连续测出6个视见度最小时M2镜位置。

③用逐差法求Δd的平均值，计算D双线的波长差。

4．点光源非定域干涉现象观察

方法步骤自拟。

迈克尔逊干涉仪系精密光学仪器，使用时应注意防尘、防震；不能触摸光学元件光学表面；不要对着仪器说话、咳嗽等；测量时动作要轻、要缓，尽量使身体部位离开实验台面，以防震动。

参考：http://class.htu.cn/gx/kecheng/shiyan/14.htm

⑺ 迈克尔逊干涉仪有哪些部分组成它们各有什么作用

迈克尔逊干涉仪组成及作用：

1、平面镜两个用来产生等厚或者等倾干涉所需要的光程差。

2、分光镜一个用来将入射激光分成两束，达到分振幅的目的。

3、扩束镜，用来将激光束扩散开，使得干涉条纹便于观察。

4、聚焦透镜，用在等倾干涉时将干涉条纹聚焦。

5、光屏，用于承接干涉条纹。

如果想要在迈克尔逊干涉仪上调出等倾干涉条纹，要求M1和M2两个反射镜相互平行，调解时可以在光源上做一个标记，再调节这两个镜子后面的倾度粗调旋钮和细调旋钮，使得标记物在两个镜子里的反射像在视野里重合。这样就可以看到环状的等倾干涉条纹。

(7)四大干涉仪器有哪些扩展阅读：

迈克尔逊干涉仪的原理是一束入射光被分光镜分成两束后，每束光被相应的平面镜反射回来。由于这两束光的频率、振动方向相同，相位差恒定（即满足干涉条件），就会发生干涉。

通过调节干涉臂的长度和改变介质的折射率，可以实现两束干涉的不同路径，从而形成不同的干涉图样。

通过调节干涉臂的长度和改变介质的折射率，可以实现两束干涉的不同路径，从而形成不同的干涉图样。干涉条纹是等光程差的路径。因此，要分析某些干涉产生的图样，必须得到相干光程差的位置分布函数。

⑻ 双频激光干涉仪的简介

单频激光干涉仪与双频激光干涉仪的区别
先编个段子进行下脑补，关于课堂上学生因内急而举手的情景。

小学生：老师，我想上厕所！

中学生：老师，我快憋不住了！

大学生：老师，我肚子不舒服！

研究生：老师，我没有举手，我就活动下肘关节…（老师：你给我出去！）

开心完了，请各位对号入座，开始科普！
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1、激光干涉仪是什么

小学生：

激光，干涉，仪器！
中学生：
氦氖激光器出射的激光，利用迈克尔逊干涉原理做成的仪器。
大学生：
氦氖激光器出射的正交偏振激光，经过偏振分光棱镜后一分为二，成了两束激光；两束激光，一束作为参考光，一束作为测量光，各自反射后再次经过偏振分光棱镜而合二为一，然后进行迈克耳逊干涉，是一种测量位移的仪器。
研究生：

激光干涉仪主要应用于运动导轨的测量与校准，如数控机床、三坐标、机器人、3D打印设备、自动化设备、线性位移平台等领域；也可用于教学和科研，如引力波探测、重力加速度试验、微观检测和纳米研究等。
它分为静态测量和动态测量，下面以深圳市中图仪器股份有限公司自主开发的SJ6000激光干涉仪进行概述。
【静态测量功能】
0~80m线性位移测量（包括线性定位精度、重复定位精度和反向间隙等）
±10°角度测量（包括角度定位精度、重复定位精度和反向间隙等，以及角摆，还可以衍生出平面度的测量）
±3mm直线度测量（包括横向和纵向的直线度，还可衍生出垂直度和平行度的测量）
【动态测量功能】
可实现线性位移、角度和直线度的动态测量与性能检测，以及进行位移分析、速度分析、加速度分析、振幅与频率的FFT分析。
典型应用有丝杆导轨的动态特性分析、振动分析、驱动系统的响应特性分析等。

3、单频激光干涉仪和双频激光干涉仪有何异同

小学生：

名字上有一个字不同，六个字相同！
中学生：
单频激光干涉仪只需用到一个频率即可进行迈克耳逊干涉，双频激光干涉仪却要用到两个频率才能进行迈克耳逊干涉。两者在测量原理、功能和精度表现上没有本质区别。
大学生：
【相同点】
1)、仪器性质、功能、作用、用法相同；
2)、原理都采用外差干涉；
3)、精度都主要取决于激光波长稳定度和环境因素。
【不同点】
1)、单频激光干涉仪的光电探测器获取的是干涉条纹的光强变化信号；而双频激光干涉仪的光电探测器获取的是光频变化信号；
2)、双频激光干涉仪存在非线性误差，而单频激光干涉仪可以修正至可以忽略；
3)、双频激光干涉仪在测量速度上受到频差的限制，而单频激光干涉仪不会，所以单频激光干涉仪可以将测量速度做到更高。
研究生：
【单频激光干涉仪】
单频激光干涉仪采用的是分振幅的方法，将激光器出射的圆偏振光通过一个偏振分光棱镜PBS分为两束，一束作为参考光，一束作为测量光，测量光携带测量信息后返回与参考光合束，得到干涉条纹，通过光电探测器可以记录干涉条纹的数目和强度，即可得到移动的距离如下：
L＝Nλ／2
可见，单频激光干涉仪的光电探测器获取的是干涉条纹的光强变化信号。
【双频激光干涉仪】
双频激光干涉仪采用塞曼稳频或者其他方式将单频激光分为两个振动方向互相垂直，具有一定频差的双频激光输出。其中，分一部分光作为参考光，参考光的频率差为f1-f2，另一部分光由激光头出射，同样通过偏振分光棱镜PBS，可以将两个振动方向互相垂直的线偏振光分开，一束频率为f1的光由固定角锥反射返回，另一束频率为f2的光作为测量光，由移动角锥反射，在返回时由于多普勒效应，相应的光频变化为f2±△f。此时光f1和光f2±△f作为测量光入射到激光头里，测量光的频率为f1-f2±△f，将其与参考光的频率进行对比，由下面的公式得到移动的距离为：

可见，双频激光干涉仪的光电探测器获取的是光频变化信号。
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是不是非专业又隔行？
没错！
否则，怎么能考验出你这么low的学习理解能力啊！
是不是很无辜？
不不不！
因为，你已经获得了一项国际前沿科技的认知。

⑼ 常见的天文观测仪器有哪些

常见的天文观测仪器有：

1、X射线望远镜：

光学望远镜，使用人眼可见光形成恒星和星系的像的望远镜，是用于收集可见光的一种望远镜，并且经由聚焦光线，可以直接放大影像、进行目视观测或者摄影等等，特别是指用于观察夜空，固定在架台上的单筒望远镜，也包括手持的双筒镜和其他用途的望远镜。

⑽ 目前的光学干涉仪主要有哪些

干涉显微镜6JA是用来测量精密加工零件（平面、圆柱等外表面）光洁度的仪器，也可以用来测量零件表面刻线，镀层等深度。

干涉显微镜6JA
技术参数：
1、测量表面光洁度范围：10-14
2、工作物镜的数值孔径：0.65
3、工作距离：0.5mm
4、仪器的视场：目视：φ0.25mm
照相：0.21* 0.15mm
5、测微目镜放大倍数：目视：500X
照相：168X
6、测微目镜放大倍数：12.5X
7、测微鼓分划值：0.01mm
8、绿色干涉滤色片波长λ≈5300Å
9、半宽度Δλ≈100Å
10、工作台升程：5mm
11、X、Y方向移动范围≈10mm
12、旋转运动范围：360˚
13、仪器标准镜高反射率≈60%
14、低反射率≈4%
15、可调变压器输入电压：220V
16、输出电压：4V-6V
17、仪器外形尺寸：270*160*230mm
18、仪器重量≈5公斤