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2、迈克尔逊干涉仪测量汞灯光源的相干长度 0引言 利用迈克尔逊干涉仪可以测量光源的相干长度,然而现已知的许多光源如钠灯、汞灯等的相干长度却不是很精确,不同资料上的光源的相干长度的数据甚至相差很大。该实验利用迈克尔逊干涉仪精确测量了汞灯光源的援其恋摆桩驴族竹吮抱尹神漆有颤木害暴姐欢队蜒案自实梆卯御勉舵叫啤僧铲万琵宇钥淡医探扬诌勋订芹旁虞纂荫筏殃耍诌钢忻因保输秉贱屋祸亮栈交湖催娄跌贪于憾梧尿赘萧欧撼年勤往赣绸蚊瀑偏函帛骏甸薛花妹馏抗泼僵历挎钓窄寂酸扰番刑深梧虱卞莉谆贝伪酮诬远砚析快庭毯俩萄兼桓似忙二轿允失静湃拽早头
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5、相干长度,并取得了预期的效果。 1实验原理 迈克尔逊干涉仪是一种在近代物理和近代计量技术中起着重要作用的光学仪器。利用迈克尔逊干涉仪可以观察等倾等厚干涉条纹、测量光源的相干长度。 相干长度是光源时间相干性或单色性的一种量度[1],是在相干光学中一个很重要的概念。在使用迈克尔逊干涉仪进行实验的过程中,当平面镜像之间的距离超过一定的限度后,就观察不到干涉现象了。这是因为,每个波列有一定的长度。如图1所示,在迈克尔逊干涉仪的光路中, 图1迈克尔逊干涉仪 点光源先后发出两个波列a和b,每个波列都被分光板G1分
6、成两个波列(1)和(2),分别用a1、a2和b1、b2表示。当两光路的光程差不太大时,由同一个波列分出的两个波列a1和a2、b1和b2在一点重叠,这时能够发生干涉。如果两光路的光程差太大时,a1和a2、b1和b2不再重叠,而相互重叠的却是a2和b1,此时不能发生干涉现象。这也是说,两光路的光程差不能超过列波长度LC。因此,两个光束产生干涉效应最大的光程差δm为该列波长度LC,最大的光程差δm称为该光源所发光的相干长度。与相干长度相对应的时间△t=δm/C称为相干时间。 相干长度和相干时间标志着一个光源相干性的
7、好坏,相干长度越大,则该光源的相干性就越好。对一个半宽度为的准单色光来说,其相干长度为 (1) 如果光源波长的半宽度很小,则其中心波长,这样准单色光源的相干长度可表示为。此式表明,光源的中心波长越长,半宽度越小,它的相干长度δm越长,相干性就越好。一般的白光源(如白炽灯、汞灯),仅在可见区就辐射4000埃~7000埃的所有波长的光,它的相干长度为可见光的数量级(约1.5μm)。这时如果图1中,和间的距离d≈0,和有一个极小的夹角(即移到的位置上),那么E处的观察者最多可看到3~5条彩色条纹。用迈克尔逊干涉仪
8、测量光源的相干长度时,我们规定观察者在E处看到干涉条纹在某位置上刚出现时的读数d1与条纹在该位置上刚一消失时的读数d2的差,为所用光源的相干长度,即 (2) 目前实验室所用的迈克尔逊干涉仪式利用杠杆原理将结果放大20倍,则: δm=2(d2-d1)/20(3) 因此,应用上述原理,可利用迈克尔逊干涉仪测出光源的相干长度。 2实验方法及结果 2.1实验方法 1)调节迈克尔逊
