合(即d=0)时,视场亮度均匀。
当M1继续沿原方向前进时,d逐渐由零增加,将看到干涉条纹一个一个地从中心冒出来,每当d增加λ/2,就从中间冒出一个,随着d的增加,条纹重叠成模糊一片,图7-4表示d变化时对于干涉条纹的影响。
二、测量光波的波长
在等倾干涉条件下,设M1移动距离?d,相应冒出(或消失)的圆条纹数N,则
?d?1N? (1) 2由上式可见,我们从仪器上读出?d,同时数出相应冒出(或消失)的圆条纹数N,就可以计算出光波的波长λ。
*三、等厚干涉条纹
若M1不垂直M2,即M1与M'2不平行而有一微小的夹角,且在M1
与M'2相交处附近,两者形成劈形空气膜层。此时将观察到等厚干涉条纹,凡劈上厚度相同的各点具有相同的光程差,由于劈形空气层的等厚点的轨迹是平行于劈棱(即M1与M'2的交线)的直线,所以等厚干涉条纹也是平行于M1与M'2的交线的明暗相间的直条纹。
当M1与M'2相距较远时,甚至看不到条纹。若移动M1使M1与M'2的距离变小时,开始出现清晰地条纹,条纹又细又密,且这些条纹不是直条纹,一般是弯曲的条纹,弯向厚度大的一侧,即条纹的中央凸向劈棱。在M1接近M'2的过程中,条纹背离交线移动,并且逐渐变疏变粗,当M1与M'2相交时,出现明暗相间粗而疏的条纹。其中间几条为直条纹,两侧条纹随着离中央条纹变远,而微显弯曲。
随着M1继续沿着原方向移动时,M1与M'2之间的距离逐渐增大,条纹由粗疏逐渐变得细密,而且条纹逐渐朝相反方向弯曲。当M1与
M'2的距离太大时,条纹就模糊不清。图7-5表示M1与M'2距离变化引
起干涉条纹的变化。
四、测定钠光双线(D1D2)的波长差
当M1与M'2相平行时,得到明暗相间的圆形干涉条纹。如果光源是绝对单色的,则当M1镜缓慢地移动时,虽然视场中条纹不断涌出或陷入,但条纹的视见度应当不变。
设亮条纹光强I1,相邻暗条纹光强为I2,则视见度V可表示为
V?I1?I2
I1?I2视见度描述的是条纹清晰的程度。
如果光源中包含有波长λ1和λ2相近的两种光波,而每一列光波均不是绝对单色,以钠黄光为例,它是由中心波长λ1=和λ2=的双线组成,波长差为。每一条谱线又有一定的宽度,如图7-6所示,由于双线波长差?λ与中心波长相比甚小,故称之为准单色光。
用这种光源照明迈克耳孙干涉仪,它们将各自产生一套干涉图,干涉场中的强度分布则是两组干涉条纹的非相干叠加,由于λ1和
λ2有微小的差异,对应λ1的亮环的位置和对应λ2的亮环的位置,
将随d的变化,而呈周期的重合和错开,因此d变化时,视场中所见叠加后的干涉条纹交替出现“清晰”和“模糊”甚至消失。设在
d值为d1时,λ1和λ2均为亮条纹,视见度最佳,则有
d1?m?1,
2d2?n?22 (m、n为整数)
如果λ1>λ2,当d值增加到d2,若满足
d2??m?K??1,
2d2??n?K?0.5??22 (K为整数)
此时对λ1是亮条纹,对λ2则为暗条纹,视见度最差(可能分不清条纹),从视见度最佳到最差,M1移动的距离为
?d?d2?d1?K?12??K?0.5??2
2由K?1??K?0.5??2和d2?d1?K?1消去K可得二次波长差?λ
222????1??2?4?d2?d1??1?2?4?d2?d1??122
式中?为λ1、λ2的平均值。因为视见度最差时,M1的位置对称地
12分布在视见度最佳位置的两侧,所以相邻视见度最差的M1移动距离
?d与?λ的关系为
?122???2?d2?d1? (2)
【实验内容】 *必做内容