干涉专题实验

实验38 光的干涉实验（三）

——双棱镜干涉实验

利用菲涅尔（A.J.Fresnel）双棱镜可以实现光的干涉。菲涅尔双棱镜干涉实验曾在历史上为确立光的波动学说起到过重要作用，它提供了一种用简单仪器测量光的波长的方法。 【重点、难点提示】

光的波动性；双棱镜干涉现象；双棱镜干涉测波长；光路的调整 【目的和要求】

1．观察由双棱镜所产生的干涉现象，并测定单色光波长。

2．加深对光的波动性的了解，学习调节光路的一些基本知识和方法。 【实验仪器】

1．光源；2．光具座；3．狭缝；4．双棱镜；5．凸透镜；6．测微目镜。 【实验原理】

双棱镜形状如图6.38.1所示，其折射角很小，因而折 射棱角接近180?。今设有一平行于折射棱的缝光源S产生 的光束照射到双棱镜上，则光线经过双棱镜折射后，形成 两束犹如从虚光源S1和S2发出的相干光束。它们在空间

传播时有一部分重叠而发生干涉（画有双斜线的区域）， 图6.38.1 双棱镜示意图 结果在屏幕E上显现干涉条纹，如图6.38.2所示。

ES12aSS2O折射面折射棱角x

图6.38.2 双棱镜产生的相干光束示意图

干涉条纹以O点为对称点上下交错地配置。用不同的单色光源作实验时，各亮条纹的距

实验二

光纤干涉仪实验讲义(使用说明书)

北京方式科技有限责任公司

1

一. 实验内容与目的

1. 光纤端面的处理与光纤耦合

为了得到尽量高的耦合效率，光纤的端面必须经过专门处理。通过学生亲自操作，让学生了解掌握光纤的结构和光纤端面的一般处理方法，以及光纤的耦合方法，培养学生的动手实践能力。通过对光纤输出端光斑的观察了解模式的概念。 2. 光纤干涉仪的搭制

通过摆放光纤干涉仪的光路，了解光纤马赫-曾德尔干涉仪的结构和特点。

3. 干涉仪的测量与定标

通过观察测量温度与条纹移动数的关系，与及敏感长度与灵敏度的关系，进一步了解干涉仪作为温度传感器的参数特性与及其作为一台测量仪器的定标。

二. 设备成套性

1. 半导体激光器+二维调整架 1套 2. 7自由度光纤耦合调整架 2套 3. 二维可调分束镜 1套 4. 光纤座 1个 5. CCD摄像头+监视器 1套 6. 光纤

实验二

光纤干涉仪实验讲义(使用说明书)

北京方式科技有限责任公司

1

一. 实验内容与目的

1. 光纤端面的处理与光纤耦合

为了得到尽量高的耦合效率，光纤的端面必须经过专门处理。通过学生亲自操作，让学生了解掌握光纤的结构和光纤端面的一般处理方法，以及光纤的耦合方法，培养学生的动手实践能力。通过对光纤输出端光斑的观察了解模式的概念。 2. 光纤干涉仪的搭制

通过摆放光纤干涉仪的光路，了解光纤马赫-曾德尔干涉仪的结构和特点。

3. 干涉仪的测量与定标

通过观察测量温度与条纹移动数的关系，与及敏感长度与灵敏度的关系，进一步了解干涉仪作为温度传感器的参数特性与及其作为一台测量仪器的定标。

二. 设备成套性

1. 半导体激光器+二维调整架 1套 2. 7自由度光纤耦合调整架 2套 3. 二维可调分束镜 1套 4. 光纤座 1个 5. CCD摄像头+监视器 1套 6. 光纤

等厚干涉实验—牛顿环和劈尖干涉

要观察到光的干涉图象，如何获得相干光就成了重要的问题，利用普通光源获得相干光的方法是把由光源上同一点发的光设法分成两部分，然后再使这两部分叠如起来。由于这两部分光的相应部分实际上都来自同一发光原子的同一次发光，所以它们将满足相干条件而成为相干光。获得相干光方法有两种。一种叫分波阵面法，另一种叫分振幅法。

1．实验目的

（1）通过对等厚干涉图象观察和测量，加深对光的波动性的认识。 （2）掌握读数显微镜的基本调节和测量操作。

（3）掌握用牛顿环法测量透镜的曲率半径和用劈尖干涉法测量玻璃丝微小直径的实验方法 （4）学习用图解法和逐差法处理数据。

2．实验仪器

读数显微镜，牛顿环，钠光灯

3．实验原理

我们所讨论的等厚干涉就属于分振幅干涉现象。分振幅干涉就是利用透明薄膜上下表面对入射光的反射、折射，将入射能量(也可说振幅)分成若干部分，然后相遇而产生干涉。分振幅干涉分两类称等厚干涉，一类称等倾干涉。

用一束单色平行光照射透明薄膜，薄膜上表面反射光与下表面反射光来自于同一入射

R

r

e

(a) (b)

图9-1 牛顿环装置和干涉图样

光，满足相干条件。当入射光入射角不变，薄膜厚度不同发

Twyman-Green干涉实验

实 验者：杨亿斌(06325107) 合作者：吴聪(06325096)

（中山大学物理系，光信息科学与技术06级3班 B19）

2009年5月19日

【实验目的】

1. 了解激光干涉测量的原理；

2. 掌握微米和亚微米量级位移量的激光干涉测量方法及应用场合； 3. 了解激光干涉测量方法的有点及应用场合。

【实验仪器】

激光器、反射镜、物镜、半反射镜、成像透镜、CMOS光电探测器、波差测试试件。

【实验原理】

1. 精密位移量的激光干涉测量方法

本实验采用Twyman-Green干涉仪是著名的迈克尔逊白光干涉仪的变形。与后者相比，它具有以下特点：

（1） 它使用两列平面波进行干涉，相干得到等厚干涉条纹 （2） Twyman-Green干涉仪只能使用单色光源。

（3） Twyman-Green干涉仪的参考光束和测试光束经过成像透镜聚焦后，受光阑限制，观察者的位

置固定。 利用Twyman-Green干涉仪可以研究反射或透射光学元件的表面形貌或波面形状，其原理图如图1所示

为了研究反射物表面形貌或其与标准平面镜的偏差，将反射物放在干涉仪的一支光路上。本实验用He-Ne激光器做光源。激光通过扩束准直系统形

Twyman-Green干涉实验

实 验者：杨亿斌(06325107) 合作者：吴聪(06325096)

（中山大学物理系，光信息科学与技术06级3班 B19）

2009年5月19日

【实验目的】

1. 了解激光干涉测量的原理；

2. 掌握微米和亚微米量级位移量的激光干涉测量方法及应用场合； 3. 了解激光干涉测量方法的有点及应用场合。

【实验仪器】

激光器、反射镜、物镜、半反射镜、成像透镜、CMOS光电探测器、波差测试试件。

【实验原理】

1. 精密位移量的激光干涉测量方法

本实验采用Twyman-Green干涉仪是著名的迈克尔逊白光干涉仪的变形。与后者相比，它具有以下特点：

（1） 它使用两列平面波进行干涉，相干得到等厚干涉条纹 （2） Twyman-Green干涉仪只能使用单色光源。

（3） Twyman-Green干涉仪的参考光束和测试光束经过成像透镜聚焦后，受光阑限制，观察者的位

置固定。 利用Twyman-Green干涉仪可以研究反射或透射光学元件的表面形貌或波面形状，其原理图如图1所示

为了研究反射物表面形貌或其与标准平面镜的偏差，将反射物放在干涉仪的一支光路上。本实验用He-Ne激光器做光源。激光通过扩束准直系统形

基于matlab的几个干涉实验模拟

------------吴旭普 摘要：根据干涉原理对牛顿环，杨氏双缝和迈克尔逊干涉仪原理进行分析得到各种参数的关系，采用计算机模拟方法并通过软件matlab编程并运行得到干涉图样 关键词：干涉 matlab 牛顿环 杨氏干涉 迈克尔逊干涉仪 一．牛顿环干涉模拟 1.建模

如图，牛顿环是一种分振幅法产生干涉的装置，由一光平玻璃和一曲率很大的平凸透镜构成，平玻璃和平凸透镜之间形成了一个空气劈尖，且其等厚轨迹是以接触点为圆心的一系列同心圆，所以干涉条纹的形状也是明暗相间的同心圆。在编制程序之前，我们需要对决定干涉条纹特征的光程差、相位差与干涉条纹半径r，光波波长

和平凸透镜的曲率半径R之间的

曲率半径R之间的关系。

对于形成牛顿环干涉处的空气层厚度e，两相干光的光程差为: ??2e?由几何关系：

所以两相干光的相位差为：两相干光的干涉光强为：

=

其中

?2

因为R>>e ,所以

分别是反射光1和反射光2

略去故得:

的光强，为使问题简单化设平凸透镜和平板玻璃的反射率均为15%，并且设两反射光

南昌大学物理实验报告

课程名称： 大学物理实验

实验名称： 等厚干涉的应用

学院： 信息工程学院 专业班级： 计科153班

学生姓名： 刘金荣 学号： 6103115107

实验地点： 基础实验大楼313 座位号： 30

实验时间： 第14、15周星期2下午4点开始

一、实验目的： 1、观察牛顿环和劈尖的干涉现象。 2、了解形成等厚干涉现象的条件及特点。 3、用干涉法测量透镜的曲率半径以及测量物体的微小直径或厚度。 二、实验原理：

第28卷第6期后勤工程学院学报Vol.28No.6文章编号：1672-7843（2012）06-0067-05doi：10.3969/j.issn.1672-7843.2012.06.012

迈克尔逊干涉仪调节白光干涉条纹的实验研究

武小琴，唐远林，朱肖平，陈俊斌，姚晓玲

（后勤工程学院基础部，重庆401311）

摘要在应用迈克尔逊干涉仪所做的一些精密测量中，对动镜M1

非常重要的。实验室中通常选用白光干涉条纹的零光程差位置作为测量的参照点，进行精确定位是但由

于白光相干长度很短，条纹随光程差变化的范围很小，而且受仪器精密度的局限，所以用

迈克尔逊干涉仪调出清晰的白光干涉条纹一直是实验的难点。实验证明借助透射光栅

和毛玻璃片能够顺利地调节出清晰的白光干涉条纹，并在分析实验现象的基础上，提出

以透射光栅补偿后产生的零光程差位置为参照点，能够更加精确定位实际测量中动镜M1

的位置，从而提高相关测量的精确度。

关键词迈克尔逊干涉仪；白光；相干长度；扩展光源；薄膜干涉；透射光栅

中图分类号：O436.1文献标志码：A

ExperimentalStudyonAdjustmentofWhiteLightInterferenceStreaksbyUsingMichelsonInte

等厚干涉的应用

目的要求

1． 通过实验加深对等厚干涉原理的理解。

2． 掌握用牛顿环测定透镜曲率半径和用劈形膜形成的干涉条纹测定微小直径(或微小厚度的方法)。

实验原理

一、牛顿环

如图1所示，当平凸透镜的曲率很小的凸面与一平面玻璃板的光学面相接触时，二者间形成一空气薄层，其厚度由中心接触点向四周逐渐增加，若以波长为λ的单色光垂直入射，入射光将在空气膜上、下两表面反射，产生具有一定光程差的两束相干光，从而在薄膜表面附近产生等厚干涉条纹。从反射光方向观察，该等厚干涉条纹中心是一组以接触点为中心的亮暗交替的同心圆环，理想状态下(接触无变形和灰尘等)，中心是

一暗斑。经计第k级干涉暗环的半径rk，，R为凸透镜的曲率半径。在实际测量中，因k无法确定。常采用以下公式

式中：dk+m，dk分别为第(k+m)级和第k级暗环的直径。 图1

二、劈形膜(劈尖)

如图2所示，将待测细丝或薄片放在两块平行平面玻璃的一端，则在两板间形成一劈尖形空气薄层。由于劈尖上下表面均为平面，所以干涉图样为一组等间距的直线状等厚干涉条纹，且条纹平行于两板另一端