光干涉仪网友投稿

April 17, 2021, 9:14 a.m. 文档页面

【文章导读】瑞利干涉仪 Rayleigh interferometer 1896年瑞利为了测量惰性气体氩和氦的折射率,利用杨氏双缝干涉原理设计制作了一种专用干涉仪,称为瑞利干涉仪。 瑞利干涉仪是一种利用双光束干涉原理的高精度测量仪器,结构简单,使用方便,其光学原理如图。l样

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瑞利干涉仪   Rayleighinterferometer   1896年瑞利为了测量惰性气体氩和氦的折射率,利用杨氏双缝干涉原理设计制作了一种专用干涉仪,称为瑞利干涉仪。   瑞利干涉仪是一种利用双光束干涉原理的高精度测量仪器,结构简单,使用方便,其光学原理如图。l样品池及p1、p2补偿器的高度仅占整个空间的上半部分,补偿器p1沿垂直轴有一个固定夹角,补偿器p2可借助转鼓测微器F转动来改变夹角,L2是会聚透镜,L3为柱面镜,在观察管中看到上下两列干涉条纹,一列由光缝的下半部分两束光干涉形成,因为下半部分的光程差不变,故此干涉条纹是固定的;从光缝上半部分通过的两束光,分别经样品池后产生上半部干涉条纹。

当样品池内不发生光程差(光程差起源于两室中的化学成分、温度、压力等),另p1、p2也不附加光程差时,才和下半部干涉条纹对齐,否则相对下半部干涉条纹便有移动,这样在干涉仪中下半部干涉条纹就是上半部干涉条纹的固定标记。当两样品池中装有不同介质时,其折射率分别为n1,n2由于折射率的不同,引起的光程差为:△=(n2一n1)l=Kλ,式中λ为光源波长,K是对应光程差的干涉级,l为样品池的长度。 马赫-秦特干涉仪 雅满干涉仪的发展。在雅满干涉仪中,两块玻璃板的前表面起着分光板的作用,而后表面则为平面反射镜,分光板和反射镜不能单独进行调节,而且两束光的间隔为玻璃板厚度所限定。为克服这些局限性,L.

马赫和L.秦特使用了四块玻璃板。  马赫-秦特干涉仪的结构如图[马赫-秦特干涉仪的所示。P、P是两块分别具有半反射面A和A的平行平面板,M、M是两块平面反射镜,一般是使四个反射面接近平行,并使它们的中心在一平行四边形的四个顶点上。  单色点光源S位于准直镜L的焦平面上,从S发出的光经L准直后,在半反射面A上分为两束光,一束光经M和A反射而达投射物镜L,另一束光则经M反射并透过A后也达L。由于两束光是相干的,在L的焦平面上会产生干涉。将干涉仪的一块分光板稍作倾斜,在视场内会出现为数不多的几条平行等距直条纹。  这种干涉仪,由于其两束光可分得很开,特别适用于空气动力学中关于气流折射率或密度分布变化的研究。

在作这种研究时,于T处放一个风洞,而在T处放一个参考室(装有不流动的同样气体),后者用以补偿前者的光程。观察气流变化前后的干涉图样的差别,就可求得气流折射率或密度空间分布的变化。  实际上,由于气流密度变化非常迅速,必须采用短时间曝光的办法以获得气流密度分布的瞬时图像。这就要求干涉图样本身要有足够的亮度。所以以前多采用扩展光源。  目前常以激光器作这种干涉仪的光源,由于激光的单色性好,亮度高,此时不仅能获得清晰而又足够亮的干涉图样,而且使仪器的调节也变得方便。 泰曼干涉仪 泰曼干涉仪由两个准直透镜、分束器、标准平板以及标准球面镜所组成。单色光经小孔、光源准直透镜后被分束器分解成参考光束和检测光束。

二者分别由标准平面和检测系统自准返回后,再经分束器,通过观测准直透镜重合,形成等厚干涉条纹. 用泰曼干涉仪检测平板或棱镜的表面面形及其均匀性,和检测无限或有限共轭距镜头的波面像差,只需在检测光路中,用一标准的平面或球面反射镜,或再附加一负透镜组,以形成平面的自准检测光束即可,分别如图1a[用泰曼干涉仪检测表面面形及其均匀性的示意 斐索干涉仪 斐索干涉仪有平面的和球面的两种,前者由分束器、准直物镜和标准平面所组成,如图 后者由分束器、有限共轭距物镜和标准球面所组成,如图。 单色光束在标准平面或标准球面上,部分反射为参考光束;部分透射并通过被测件的,为检测光束。检测光束自准返回。

与参考光束重合,形成等厚干涉条纹。  用斐索平面干涉仪可以检测平板或棱镜的表面面形及其均匀性。用斐索球面干涉仪可以检测球面面形和其曲率半径,后者的测量精度约1m;也可以检测无限、有限共轭距镜头的波面像差。  除了上述两种常用的干涉仪外,还有横向、径向剪切干涉仪,这种干涉仪没有参考波面。横向剪切干涉仪把被测光束分解成两个相同的,但相互横移的相干光束。径向剪切干涉仪则是把被测光束分解成波面面形相似,但横截面大小不相同的两相干光束。干涉出现在两相干光束的重叠区域内两者分别如图所示。 该两种干涉仪有多种多样的形式,如平板式、棱镜式、透镜式、光栅式等。横向剪切干涉仪不能直接测得波面像差;径向剪切干涉仪系统误差稍大。

虽然这两种干涉仪易于加工,但仍未能像泰曼干涉仪那样被广泛使用。  干涉图的分析,可用目视或照相,也可以在干涉仪上,配备光电探测器件和微处理机及终端系统,扫描、采样和分析干涉花样。称这种干涉仪为数字干涉仪。

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