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这是从网上找来的一张 Michelson 干涉仪干涉花样图片,虽然很大,也不知道是不是显微放大投影的。 如果 Michelson 干涉图像是必须先有衍射图像, 然后两幅图像干涉,那么激光光源没有必要扩束。 玩具激光器的远处光斑,仔细观察可以发现衍射花样。 |
| Michelson 干涉仪干涉花样的形成机理,一时搞不清楚,也没有找到资料,所以只能是我自己做的猜测。如果两分束光完全重合在中间的半反射镜或者屏幕,相位差半个波长,我想应该得到的是黑屏,光波完全返回到光源那里,如果相位变化,则是衍射图样变得明显。如果相位差半个波长又不完全重合,应该有光圈花样,中间是黑的。相位偏离半个波长,中间黑斑收缩,最后消失成为一个大亮斑。 |
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Michelson 干涉仪干涉花样的形成机理:
Michelson 干涉仪是由激光源,短焦距透镜,半反办透镜,两个反射面镜(其中一个距离可调)及屏幕组成,激光经短焦距透镜,在半反半透镜处分成两束光,经面镜反射后在屏幕上形成干涉条纹.生成的干涉图样可以是同心圆环也可以是双曲线,取决于屏幕与两个点光源的位置,如果屏幕在两个点光源的连线上,图样就是同心圆环,如果屏幕平行于两点光源,则干涉图样是双曲线. 注意:如果拿掉激光前的短焦距透镜,干涉图样立即消失,如果屏幕在两个点光源的连线上,当两束反射光的相位相差180度时,屏幕上的亮点消失,当相位相位相同时,屏幕上的亮点最亮,缓慢调节动镜的距离,屏幕上可以观察到一个明暗周期变化的光点. |
| 感谢梁建中老朋友提供的资料,也希望梁彬彬新朋友提供更多的资料,我的邮箱是 youngler@126.com 。 |
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太精密的仪器,调试是一个难题,受到环境的干扰也大。Miller 的干涉仪在高山上测量到的结果,几年前还有人在争论。有时候错误发生了,连做实验的人也没有注意到。有时候,我觉得 32 m 光程是一个没有达到原先设想的实验,想必有很多操作难度。所以,我觉得没有必要追求 32 m 光程,重复 Michelson 做过的实验,11 m 光程就够了,这样可以降低实验难度,至少有人愿意耐心做可以保证能够做到。我们不可能到赤道区域找个地方做实验,中纬度地方地球的自转线速度典型数值 400 m/s ,没有 465 m/s ,所以干涉条纹移动量还要减少。如果实验仍然用黄光,重新计算干涉条纹移动量是 1/15100,最大亮度变化 1/2400 。
理论上说,用 数码相机拍摄+计算机图像处理 是可行的。不过现实上,需要了解图像存储格式,需要编制计算机代码程序,调试程序。即使处理出成果,这种暗箱操作也容易被别人怀疑。可能由于这方面的原因,杨红新先生推荐光电二极管检测方案。后来,我想可能有现成的仪器可以使用。网上一查,什么亮度计、照度计,很多的。看来,光电检测方法还挺多的,不过,不管哪一种,首先需要计算光束输出光功率的变化量。 假设激光器输出功率为 20 mw,考虑反射损耗和半反射镜回到光源方向的损耗,最后两分束光功率 5 mw ,那么 1/2400 是 1/480 mw 。根据单位制规定 1 w 相当于 683 lm 光通量,1/480 mw 相当于约 0.0014 lm 光通量。假设光斑范围面积 0.001 m^2,依然有平均照度变化 1.4 lx ,相当于在 1 m 处看蜡烛火焰。因此,如果仪器调整好,能够调到干涉图像最暗,最转动仪器 90 度,理论上说用肉眼来看这个变化,也是很明显的。当然由于存在激光伤害危险,没有办法这样做。过去没有看出来,是由于过去没有激光。查了一下现成的照度仪器,精度 0.01 lx,完全满足实验要求。照度仪器的探头采用光电池板来做的。有些办法,我们自己想来想去可能是永远也想不到的。 |
| 突然想到,计算可能错了。主要问题是光束功率微量变化到底是多少。暗斑时候,功率可能是平方关系变小。如果光束功率变化是 1/6,000,000 ,那么检测起来就很困难,因此不能利用最暗的时候检测。如果利用光程差 0.25 个波长,转动仪器 90 度,光程差变化 1/15100 波长,亮度变化最大,1/1200 ,这就需要仪器提供 4 位有效数字。 |
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老羊:
资料昨天就发过去了,请查收。你的邮箱,我已经加了,给忘了。 ※※※※※※ 天地之道,以阴阳二气造化万物。是故易有太极,是生两仪。两仪生四象,四象生八卦。 |
| 干涉光斑亮度最大的时候,半反射镜回到光源方向的激光处于黑暗,应该没有这方面损失。其他时候损失,已经在模型中做了考虑。因此,如果这个纠正是正确的,相同结果光源激光功率 100 mw 就够了。 |