4.实验器材激光器（含夹持装置）、针孔滤波器（包括三维调节支架、扩束物镜和针孔）、准直透镜、分束镜、反射镜、观察屏（含干板夹）、中间带有小孔的分划板及其支杆、套筒、滑块等。5.实验内容1）打开激光器，调节使激光束平行于导轨并在观察屏上做好标记（调节方法同实验一），然后调节准直透镜的高度并使其与激光束共轴，调节各反射镜、分束镜高度并使反射镜镜面垂直于光束，调节扩束镜高度使其与激光束共轴；2）按图2所示的相对位置搭建光路（实验中沿激光出射方向的光路采用导轨，针孔滤波器中可不加针孔仅作为扩束镜使用，也可加针孔以获取更好的实验效果），调整扩束镜和准直透镜的相对位置使激光扩束，但注意不要调成平行光，调整反射镜及分束镜的摆放位置和角度，使两个反射镜与分束镜基本等距（可借助直尺）、分束镜与光轴约成45度、两反射镜镜面互相垂直；3）微调任意一个反射镜的角度（利用俯仰调节架的两个旋钮），使两束光在分束镜的出射面上重合（可用一张白纸靠近出射面以便观察光斑），然后微调分束镜的角度使出射的两束光在观察屏上重合，重复这两个调节过程，直至两束光的光斑在近处（分束镜出射面）和远处（观察屏）均能较好重合、观察屏上出现干涉条纹为止，记录观察到的现象，并根据条纹形状分析是否为等倾王涉4）将观察屏沿垂直于光束的方向前后移动，观察王涉条纹是否能在任意位置得到，判断是否为非定域王涉条纹，验证非定域王涉的条件；5）微调任意一个反射镜的角度，观察并记录于涉条纹形状的变化规律：6）沿垂直光束方向前后移动任意一个反射镜（以移动导轨上的反射镜为宜），稍微改变两束光的光程差，观察并记录王涉条纹的粗细及蔬密程度的变化规律：7）（选做内容）继续增大两束光的光程差，使一束光的光程改变量达到10-50cm或更多，观察并记录王涉条纹可见度的变化规律，直至王涉条纹消失为止，测量此时两束光的光程并计算光程差，以此估计激光光源的相王长度；8）实验结束，关闭激光器，取下针孔并保存好（如使用针孔的话），其他所有器件恢复原样。6
6 4. 实验器材 激光器（含夹持装置）、针孔滤波器（包括三维调节支架、扩束物镜和针孔）、准直 透镜、分束镜、反射镜、观察屏（含干板夹）、中间带有小孔的分划板及其支杆、套筒、 滑块等。 5. 实验内容 1）打开激光器，调节使激光束平行于导轨并在观察屏上做好标记（调节方法同实 验一），然后调节准直透镜的高度并使其与激光束共轴，调节各反射镜、分束镜高度并 使反射镜镜面垂直于光束，调节扩束镜高度使其与激光束共轴； 2）按图 2 所示的相对位置搭建光路（实验中沿激光出射方向的光路采用导轨，针 孔滤波器中可不加针孔仅作为扩束镜使用，也可加针孔以获取更好的实验效果），调整 扩束镜和准直透镜的相对位置使激光扩束，但注意不要调成平行光，调整反射镜及分束 镜的摆放位置和角度，使两个反射镜与分束镜基本等距（可借助直尺）、分束镜与光轴 约成 45 度、两反射镜镜面互相垂直； 3）微调任意一个反射镜的角度（利用俯仰调节架的两个旋钮），使两束光在分束镜 的出射面上重合（可用一张白纸靠近出射面以便观察光斑），然后微调分束镜的角度使 出射的两束光在观察屏上重合，重复这两个调节过程，直至两束光的光斑在近处（分束 镜出射面）和远处（观察屏）均能较好重合、观察屏上出现干涉条纹为止，记录观察到 的现象，并根据条纹形状分析是否为等倾干涉； 4）将观察屏沿垂直于光束的方向前后移动，观察干涉条纹是否能在任意位置得到， 判断是否为非定域干涉条纹，验证非定域干涉的条件； 5）微调任意一个反射镜的角度，观察并记录干涉条纹形状的变化规律； 6）沿垂直光束方向前后移动任意一个反射镜（以移动导轨上的反射镜为宜），稍微 改变两束光的光程差，观察并记录干涉条纹的粗细及疏密程度的变化规律； 7）（选做内容）继续增大两束光的光程差，使一束光的光程改变量达到 10-50 cm 或 更多，观察并记录干涉条纹可见度的变化规律，直至干涉条纹消失为止，测量此时两束 光的光程并计算光程差，以此估计激光光源的相干长度； 8）实验结束，关闭激光器，取下针孔并保存好（如使用针孔的话），其他所有器件 恢复原样
护束镜A图2.迈克耳逊干涉仪实验装置参考图6.思考题1）若分束镜分出的两束光强度不相等，那么形成的干涉条纹会有什么不同？2）为什么强调不能调成平行光？如果调成平行光照射到分束镜上，会有可能观察到什么现象？又不可能观察到什么现象？3）轻轻敲击台面或在附近地面上跳动、走动，从条纹变动的幅度及衰减速度能否评定实验台的防震性能？为什么？实验三马赫-曾德干涉仪实验1.引言随着电子技术、计算机和现代光学的发展，干涉仪和干涉技术在近现代获得了飞速的发展，在学科上形成了专门的光干涉测量技术或称激光干涉测量学，在科学技术研究和国防工业应用中起着举足轻重的作用。例如在迈克尔逊干涉仪基础上发展起来的泰曼-格林干涉仪，可用于精确检测零件表面的缺陷，结合外差干涉原理还可以使用简单的电子装置实现相位的直接测量。马赫-曾德于涉仪也是现代光学常用的一种典型的干涉技术，其特点是干涉的两束光分得很开，因此用途比较广，常被用于测量相位物体引起的相位变化，如大型风洞中气流引起的空气密度变化、微小物体的相位变化等。马赫曾德干涉仪在全息术中也有广泛的应用，如用于制备全息光学元件、全息滤波器及全息术研究等。在光纤和集成光学中，马赫-曾德干涉仪的用途也很广。现代光学的许多实验都是以马赫-曾德干涉仪的光路为基础的，因此学习搭建和调节马赫-曾德干涉仪对于训练学生调节光路的技巧以及进一步深入理解干涉原理均有重要意义。7
7 图 2. 迈克耳逊干涉仪实验装置参考图 6. 思考题 1）若分束镜分出的两束光强度不相等，那么形成的干涉条纹会有什么不同？ 2）为什么强调不能调成平行光？如果调成平行光照射到分束镜上，会有可能观察 到什么现象？又不可能观察到什么现象？ 3）轻轻敲击台面或在附近地面上跳动、走动，从条纹变动的幅度及衰减速度能否 评定实验台的防震性能？为什么？ 实验三 马赫-曾德干涉仪实验 1．引言 随着电子技术、计算机和现代光学的发展，干涉仪和干涉技术在近现代获得了飞速 的发展，在学科上形成了专门的光干涉测量技术或称激光干涉测量学，在科学技术研究 和国防工业应用中起着举足轻重的作用。例如在迈克尔逊干涉仪基础上发展起来的泰曼 -格林干涉仪，可用于精确检测零件表面的缺陷，结合外差干涉原理还可以使用简单的 电子装置实现相位的直接测量。马赫-曾德干涉仪也是现代光学常用的一种典型的干涉 技术，其特点是干涉的两束光分得很开，因此用途比较广，常被用于测量相位物体引起 的相位变化，如大型风洞中气流引起的空气密度变化、微小物体的相位变化等。马赫- 曾德干涉仪在全息术中也有广泛的应用，如用于制备全息光学元件、全息滤波器及全息 术研究等。在光纤和集成光学中，马赫-曾德干涉仪的用途也很广。现代光学的许多实 验都是以马赫-曾德干涉仪的光路为基础的，因此学习搭建和调节马赫-曾德干涉仪对于 训练学生调节光路的技巧以及进一步深入理解干涉原理均有重要意义。 扩束镜 准直透镜 分束镜 反射镜 反射镜
2.实验目的1）学习搭建和调节马赫-曾德干涉仪：2）观察两束平行光的干涉现象，分析规律；3）考察实验台的稳定度，并与迈克尔逊干涉仪进行比较。3.基本原理马赫-曾德于涉仪也是采用分振幅的方法产生双光束以实现于涉的，其光路示意图如图1所示。干沙面全反镜半反半透镜准直统激光器扩东镜半凤半透镜全反镜图1.光路示意图整个光路的主体由两块分束镜（半反半透镜）和两块反射镜组成，四个反射面接近互相平行，中心光路构成一个平行四边形。从激光器出射的光束经扩束镜和准直透镜后形成一束宽度合适的平行光束，该平行光束在第一个分束镜后分为两束，其中一束经分束镜反射后到达其中一个反射镜，经其再次反射后透过另一个分束镜射出，另一束透过第一个分束镜后，经另一个反射镜及另一个分束镜两次反射后射出，两束出射光在最后一个分束镜后方重叠。若两束出射光严格平行，则在重叠区域放置观察屏时并不能观察到干涉条纹，但若两束光在水平方向有一个微小夹角，则在观察屏的竖直方向将出现干涉条纹，且两束光的夹角越大，干涉条纹越密（由于人眼作为一个光学系统也有分辨率的限制，因此夹角过大时即使有干涉条纹也可能因为太密而观察不到）；反之若是竖直方向有一个微小夹角，则将在水平方向出现干涉条纹，以此类推。4.实验器材激光器（含夹持装置）、针孔滤波器（包括三维调节支架、扩束物镜和针孔）、准直透镜、分束镜、反射镜、玻璃片或小透镜、观察屏（含干板夹）、中间带有小孔的分划8
8 2．实验目的 1）学习搭建和调节马赫-曾德干涉仪； 2）观察两束平行光的干涉现象，分析规律； 3）考察实验台的稳定度，并与迈克尔逊干涉仪进行比较。 3．基本原理 马赫-曾德干涉仪也是采用分振幅的方法产生双光束以实现干涉的，其光路示意图如 图 1 所示。 图 1. 光路示意图 整个光路的主体由两块分束镜（半反半透镜）和两块反射镜组成，四个反射面接近 互相平行，中心光路构成一个平行四边形。从激光器出射的光束经扩束镜和准直透镜后 形成一束宽度合适的平行光束，该平行光束在第一个分束镜后分为两束，其中一束经分 束镜反射后到达其中一个反射镜，经其再次反射后透过另一个分束镜射出，另一束透过 第一个分束镜后，经另一个反射镜及另一个分束镜两次反射后射出，两束出射光在最后 一个分束镜后方重叠。 若两束出射光严格平行，则在重叠区域放置观察屏时并不能观察到干涉条纹，但若 两束光在水平方向有一个微小夹角，则在观察屏的竖直方向将出现干涉条纹，且两束光 的夹角越大，干涉条纹越密（由于人眼作为一个光学系统也有分辨率的限制，因此夹角 过大时即使有干涉条纹也可能因为太密而观察不到）；反之若是竖直方向有一个微小夹 角，则将在水平方向出现干涉条纹，以此类推。 4. 实验器材 激光器（含夹持装置）、针孔滤波器（包括三维调节支架、扩束物镜和针孔）、准直 透镜、分束镜、反射镜、玻璃片或小透镜、观察屏（含干板夹）、中间带有小孔的分划