上海交通大学：PASCO物理组合实验系列

PASCO物理组合实验系列 高级光学组合实验 (平台部分) 叶庆好编译 上海交通大学物理实验中心

PASCO 物理组合实验系列 高级光学组合实验 (平台部分) 叶庆好编译 上海交通大学物理实验中心

目录 引言…1 设备介绍…2 实验原理… …4 安装与操作… …6 干涉仪使用技巧… …8 实验1：干涉测量法入门… …10 实验2：空气的折射率… …12 实验3：玻璃的折射率… …14 附加实验的建议…I6

目 录 引言……………………………………………………………………1 设备介绍………………………………………………………………2 实验原理………………………………………………………………4 安装与操作……………………………………………………………6 干涉仪使用技巧………………………………………………………8 实验 1：干涉测量法入门……………………………………………10 实验 2：空气的折射率………………………………………………12 实验 3：玻璃的折射率………………………………………………14 附加实验的建议 ……………………………………………………16

引言 OS一9255A精密干涉仪从理论与实践两方面介绍有关的干涉的知识，可以以三种不同 的方式进行精密测量。 迈克耳逊(Michelson)干涉仪 迈克耳逊干涉仪在历史上具有一定的重要性。迈克耳逊干涉仪以其简单的结构揭示了干 涉仪的基本原理，可用来测量光的波长、空气和其它物质的折射率。 特外曼-格临（Twyman-Green)干涉仪 特外曼-格临干涉仪是现代重要的光学元件测试工具。它使得制造精度为零点几个光波 长的光学系统成为可能。 注意：PSCO精密干涉仪没有设计用特外曼-格临方式来测试实际元件，它仅仅简单介绍了 这种干涉测量法的重要应用。 法布里-珀罗(Fabry-Perot)干涉仪 法布里-珀罗干涉仪也是现代重要的工具，它常用于高分辨率的光谱测量中。由于它的 条纹比迈克耳逊干涉仪的条纹更锐利、更细长，其分布在空间也展的更宽，所以能精确地分 辨波长的微小差别。法布里-珀罗干涉仪在激光理论中也很重要，因为它提供了光放大所需 的谐振腔。 这三种工作方式的转换和元部件的调整比较简单，因为所有的反射镜是用卡片螺丝安装 在基座的固定位置上，透镜、观察屏和其它元件则使用元件支架利用磁性吸附安装在基座上。 这三种工作方式的测量都是精确的。一个重5kg的机制铝基座为实验和测量提供了稳定 的平台。所有反射镜的平整度为1/4波长，内置测微计使反射镜移动的精度小于一微米

引言 OS—9255A 精密干涉仪从理论与实践两方面介绍有关的干涉的知识，可以以三种不同 的方式进行精密测量。 迈克耳逊（Michelson）干涉仪 迈克耳逊干涉仪在历史上具有一定的重要性。迈克耳逊干涉仪以其简单的结构揭示了干 涉仪的基本原理，可用来测量光的波长、空气和其它物质的折射率。 特外曼-格临（Twyman-Green）干涉仪 特外曼-格临干涉仪是现代重要的光学元件测试工具。它使得制造精度为零点几个光波 长的光学系统成为可能。 注意：PASCO 精密干涉仪没有设计用特外曼-格临方式来测试实际元件，它仅仅简单介绍了 这种干涉测量法的重要应用。 法布里-珀罗（Fabry-Perot）干涉仪 法布里-珀罗干涉仪也是现代重要的工具，它常用于高分辨率的光谱测量中。由于它的 条纹比迈克耳逊干涉仪的条纹更锐利、更细长，其分布在空间也展的更宽，所以能精确地分 辨波长的微小差别。法布里-珀罗干涉仪在激光理论中也很重要，因为它提供了光放大所需 的谐振腔。 这三种工作方式的转换和元部件的调整比较简单，因为所有的反射镜是用卡片螺丝安装 在基座的固定位置上，透镜、观察屏和其它元件则使用元件支架利用磁性吸附安装在基座上。 这三种工作方式的测量都是精确的。一个重 5kg 的机制铝基座为实验和测量提供了稳定 的平台。所有反射镜的平整度为 1/4 波长，内置测微计使反射镜移动的精度小于一微米。 1

设备介绍 OS-9255A精密干涉仪包括下列设备： 5kg重内置测微计的基座 2个元件支架 可调反射镜 观察屏 可移动反射镜 焦距为18mm的透镜 分束器 漫射体 补偿板 元部件储藏箱 其它需要的设备： 激光器0S-9171) 激光器光具座(OS-9172) 注意：以上列出了组成基本迈克耳逊干涉仪所需的全部设备，使用这些设备可以得到清晰的 条纹，并精确测量光源的波长。然而，为做本手册所列的全部实验，还需要一些附加元部件， 例如OS-9256A干涉仪附件或类似的一套自备元部件。 其它推荐的设备： OS-9256A干涉仪附件包括： 旋转指针 焦距为48mm的透镜 真空室 玻璃平板 元件支架 2个偏振片 焦距为18mm的透镜 带量表的真空泵 注意：OS-9255A元部件储藏箱可以储藏这些附件。 光源 建议在多数入门实验中使用激光器为光源。 实验中可以使用谱光光源（见附录），但会使实 验复杂化。使用激光容易产生明亮细锐的条纹。 可使用任何低功率的可见光范围内的激光 器。如果要证明偏振在干涉测量中的重要性，应 0S-9172 该使用非偏振的激光器。为便于准直，激光束应 Laser Alignment Bench 高于光具座面约4cm。 2

设备介绍 OS-9255A 精密干涉仪包括下列设备： 5kg 重内置测微计的基座 可调反射镜 可移动反射镜 分束器 补偿板 2 个元件支架 观察屏 焦距为 18mm 的透镜 漫射体 元部件储藏箱 其它需要的设备： 激光器(OS-9171) 激光器光具座（OS-9172） 注意：以上列出了组成基本迈克耳逊干涉仪所需的全部设备，使用这些设备可以得到清晰的 条纹，并精确测量光源的波长。然而，为做本手册所列的全部实验，还需要一些附加元部件， 例如 OS-9256A 干涉仪附件或类似的一套自备元部件。 其它推荐的设备： OS-9256A 干涉仪附件包括： 旋转指针 真空室 元件支架 焦距为 18mm 的透镜 焦距为 48mm 的透镜 玻璃平板 2 个偏振片 带量表的真空泵 注意：OS-9255A 元部件储藏箱可以储藏这些附件。 光源 建议在多数入门实验中使用激光器为光源。 实验中可以使用谱光光源（见附录），但会使实 验复杂化。使用激光容易产生明亮细锐的条纹。 可使用任何低功率的可见光范围内的激光 器。如果要证明偏振在干涉测量中的重要性，应 该使用非偏振的激光器。为便于准直，激光束应 高于光具座面约 4cm。 2

Adjustable Mirror X⊙⊙Filled Case (o(c)io ⊙@o回 Viewing Screen Beam Splitter Movable s (2)Co Mirroe Compensator Plate 0S-9255A Precision Interferometer Lens 18mm Component Hiolder Base Lens 48 mm 0S-9256A (2)Polanzer Interferometer Accessories Glass Plate Vacuum Pump with Gauge Vacuum Cell 3

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