迈克尔逊干涉仪椭圆干涉条纹分析与校正

魏玉花, 韩军峰 ,王秋云

(曲阜师范大学 a.印刷学院 b.计算机科学学院 c.实验中心，山东 日照 276800)

迈克尔逊干涉仪椭圆干涉条纹分析与校正

魏玉花a, 韩军峰b,王秋云c

(曲阜师范大学 a.印刷学院 b.计算机科学学院 c.实验中心，山东 日照 276800)

通过分析得出，当两虚光源连线与观察屏不垂直时，在观察屏上产生椭圆干涉条纹；产生椭圆干涉条纹的主要原因是迈克尔逊干涉仪两平面镜不垂直；提出通过调节平面镜与丝杆垂直的方法，可使椭圆变为圆，方法简单可行，是实验室中仪器调节较简单快捷的一种方法.

迈克尔逊干涉仪； 椭圆干涉条纹； 分光板①

0 引言

迈克尔逊干涉仪是根据光的干涉原理制成的光学精密仪器[1].在实验室中通常用来对长度、光的波长和精细结构等进行精密测量，因此对干涉仪形成的干涉图样要经常校准，以保证测量的高精确度.

1 迈克尔逊干涉仪的结构及工作原理

图1 迈克尔逊干涉仪工作原理图

由于是非定域干涉，在观察屏上叠加得到明暗相间的干涉环.[2-6]如图2，从虚光源S1和S2发出的两光束到屏E上任意点P的光程差为：

δ=|s1p-s2p|=2dcosθ

(1)

(2)

(3)

(4)

2 椭圆干涉图样形成机理[7]

若两虚光源S1和S2的连线与观察屏不垂直，设S1和S2的连线与观察屏的夹角为φ，则相邻两明纹条间距在夹角为φ的方向上变为：

(5)

由于cosθ≤1，所以Δr′≥Δr，条纹间距变大，于是屏上的干涉图样看上去成了椭圆形.

造成两虚光源S1和S2的连线与观察屏不垂直的主要原因有两个，一是：在实验过程中由于调节过度，使平面镜M1和M2与丝杆不再严格垂直；二是：实验过程中分光板与平面镜的夹角发生改变，不再成450角.

3 迈克尔逊干涉仪的调节

3.1 使分光板G1有镀膜的一侧靠近补偿片G2.

观察分光板G1是否放置正确，分光板G1的分光面有一层镀膜，对光束起着透射和反射的作用，由于反射光1在整个光路中3次穿过分光板，为了补偿透射光2在玻璃片中的光路，因此要求分光板G1有镀膜的一侧靠近补偿片G2.

3.2 使平面镜M1与丝杆1垂直.

挡住平面镜M2的光，前后移动平面镜M1，观察光点在观察屏E上的位置是否变化，如有变化，说明平面镜M1与丝杆不垂直.调节平面镜M1背部螺丝，并前后移动平面镜，直到观察屏E上光点的位置不发生变化.此时平面镜M1与丝杆1垂直.

依照上述步骤，遮住平面镜M1可调节平面镜M2与丝杆2垂直.

4 总结

根据迈克尔逊干涉仪工作原理推导出椭圆干涉图样形成的理论依据，在此基础上，结合实验，总结出产生椭圆干涉图样的几种情况.为实验室中仪器的调节和使用提供了简便易行的方法.

[1]程守珠.普通物理学[M].北京:高等教育出版社,2005.198-201.

[2]王澜涛.迈氏干涉仪测光波长的系统误差[J].物理实验,1994(2):21-22.

[3]秦艳芬.光杠杆底脚、望远镜轴线不水平造成的系统误差的分析[J].大学物理实验,2002(3):12-14.

[4]万应发.干涉仪和棱镜摄谱仪的常见故障及修理方法[J].光学仪器,2010(4):6-8.

[5]武小琴.迈克尔逊干涉仪调节白光干涉条纹的实验研究[J].后勤工程学院学报,2012(6):25-26.

[6]张恩杰.迈克尔逊干涉光路在大学物理实验中应用的研究[J].吉林师范大学学报.2006(3):30-31.

[7]邓敏,李林,何兴,等.干涉条纹计数电路设计及应用[J].实验技术与管理,2012(8):26-28.

AnalysisandUpdatingofEllipceInteferenceFringeofMichelsonInterferometer

WEI Yu-huana,HAN Jun-fengb,WANG Qiu-yunc

(a.Department of Printing, b.school of computer science a printing college,c.experiment center Qufu 276826,China)

Through analyzing, can draw that when the line of S1 and s2 is not plumb,the inteference fringe is ellipce.The most reson is thatthe plane mirror and the screw mandrel is not plumb.The method to solve the question is to adjust the position of the plane mirror and the screw mandrel,when they are plumb,theellipces change the circles.The method is quikly and easily.

michelson interferometer；ellipce inteference fringe；spectroscopical plate

O436.1

A

1004-7077(2013)05-0044-03

2013-08-08

曲阜师范大学科研项目(项目编号：XJ200845).

魏玉花(1970-)，女，山东日照人，曲阜师范大学印刷学院副教授，理学硕士，主要从事材料科学研究.

闫昕]