經典word整理文檔，僅參考，雙擊此處可刪除頁眉頁腳。本資料屬于網絡整理，如有侵權，請聯系刪除，謝謝！實驗日期：2014年11月24-25日一、實驗目的1.干涉的實驗目的1)組裝調節邁克爾遜干涉儀，觀察點光源產生的非定域等厚、等傾干涉條紋記錄。2)觀察干涉條紋反襯度隨光程差變化。了解光源干涉長度的意義，檢查防震臺穩定性。3)比較平面波和球面波產生干涉條紋的區別。2.衍射的實驗目的1)驗證夫瑯禾費衍射圖樣的若干規律。2)掌握測量利用光電元件測量光強的方法。3)用Matlab模擬夫瑯禾費衍射現象。二、實驗儀器1.干涉實驗儀器He-Ne激光器，反射鏡，衰減器，分光光楔，擴束器，顯微物鏡鏡頭，光闌，CCD，配備相關軟件的計算機，白板。2.衍射實驗儀器He-Ne激光器，反射鏡，雙凸透鏡，狹縫，圓孔，一維光柵，衰減器，CCD，計算機。三、基本原理1.邁克爾遜干涉儀的非定域干涉條紋鏡，形成岀射光束，這是第一光束；另一束透過分光棱鏡，到達反射鏡，經過反的重疊區域放上CCD。干涉原理，如有圖所示，其中SMM為互相垂直放置12的平面反射鏡。BS為分束鏡，放在MM法線的交點上，并分別與M、121M成45°角。電光源S發出球面波經BS的鍍膜層分為兩束光。這兩束光2分別經MM反射又回到BS，在BS上透過和反射的這兩束光在BS的右12上可以看到干涉條紋。M與M平行時（及M與M相互垂直），產生圓2121形干涉條紋，當M與M之間有一定小的傾角時，屏幕上的干涉條紋不再21部分）。圓心條紋中心處的光強取決于MM相對的距離d，即：12dIPAB當d=k時，（k為整數），中心出現亮點；當d=(k+1/2)時,中心出dd而粗；當d增大時，條紋變得細而密。2，撒格雷特干涉儀用分振幅法產生兩束光以實現干涉的儀器合適的平行光。這束平行光射入分光棱鏡之后分為兩束，一束由分光P。大，干涉條紋越密。3.馬赫曾德干涉儀用分振幅法產生雙光束以實現干涉的儀器方兩束光的重疊區域放上屏P。若兩束光嚴格平行，則在屏幕不出現干涉條紋；束光交角越大，干涉條紋越密。4.夫瑯禾費衍射原理夫瑯禾費衍射使光源距離衍射屏為無限遠即用平面波照射衍射屏，并在無限遠接收的裝置。實際上要把光源及接收屏放在離衍射屏無限遠處是辦不到的。此外，根據菲涅爾近似條件和夫瑯禾費近似條件，只要依據近似條件，觀察屏相對而言足夠遠，便是夫瑯禾費衍射。（1）夫瑯禾費單縫衍射夫瑯禾費單縫衍射花樣的特點是：衍射斑條紋方向與狹縫方向相平行，各級衍射斑沿狹縫垂直的方向分布開。在中央具有特別明亮的亮條紋，兩側排列著一些強度較小的亮條紋，絕大部分光能都落在中央條紋上。相鄰的亮條紋之間有一條暗條紋，以相鄰暗條紋之間的間隔作為亮條紋的寬度，則兩側亮條紋是等寬的。而中央亮條紋的寬度是其他亮條紋的兩倍。中央亮條紋的寬度與波長成正比，與狹縫寬度成反比，當縫寬變大時，衍射分布范圍變小。0.1～0.3毫米寬），在狹縫后大于1.5米的地方放上觀察屏，就可以看到衍射條紋，這就是夫瑯禾費衍射條紋。根據理論計算可得，垂直入射于單縫平面的平行光經單縫衍射后光強分布規律為：d2II,Bx,BD02式中，d是狹縫寬，是波長，D是單縫位置到光源位置的距離，x是從條紋的中心位置到測量點之間的距離。（2）夫瑯禾費圓孔衍射84%以上的相對低很多。的大小，即第一暗環的角半徑來衡量,=1.22/D,其中D是圓孔直徑，在衍射花樣中，亮斑與圓環的邊緣都很不清晰，是緩慢變化的。光強衍射花樣的線度大不相同。衍射光強分布函數：2Jx2II10x四、實驗內容與步驟1.調節邁克爾遜干涉儀（1為平行光，調節反射鏡及分束鏡仰角，使鏡面垂直于光束。（2）觀察非定域干涉條紋，按照光路圖搭建好光路，首先MM與BS12MMM（或M1212（3）觀察條紋反襯度隨光程差的變化。移動M（或M）以改變一束1光的光程，觀察條紋反襯度的變化，估算相干長度。22.調節薩格奈特干涉儀在邁克爾遜干涉儀的光路中，直接加入一個全反射鏡，調節三個反射鏡的角度，使兩束光最后在CCD面板上重合。基本步驟四步：（1）調光束高度及水平；（2）調平行光；（3）搭光路，量光程；（4）調兩光斑的重合。內容：（1）記錄實驗的數據和顯示圖。（2觀察實驗臺的穩定性。（3）移動任意一塊反射鏡，以改變光束方向，一直到干涉條紋消失，觀察其靈敏度。3.調節馬赫曾德干涉儀在薩格奈特干涉儀的光路中，將加入的全反射鏡替換為一個分光束CCD面板上重合。內容：記錄實驗的數據和顯示圖。4.調節夫瑯禾費衍射裝置（1）夫瑯禾費圓孔衍射裝置調節按如下圖的光路搭建光路。實驗中調節圓孔的孔徑大小，觀察衍射條紋的變化。（2）夫瑯禾費單縫衍射裝置調節夫瑯禾費單縫衍射裝置的調節是將上述圓孔衍射裝置的擴束器去掉，同時將圓孔替換為單縫，即完成夫瑯禾費單縫衍射裝置的調節。實驗中，改變縫寬，觀察條紋的變化，并記錄相關的數據和條紋現象。五、實驗結果及討論1.邁克爾遜干涉儀實驗結果及討論邁克爾遜干涉儀實物搭建：圖1圖）圖）圖經組裝好的光路所得平面波與球面波形呈現的都很清晰，實驗很成功。但是我們在這個實驗中浪費了很長時間，原因無它，就是因為對實驗理解上出現了偏差，一度在平面波干涉圖樣中尋找環形圖樣，費時很1是M1與M2’距離很小時，得到的干涉圖樣，比較清晰。當改變距離后得到1.2(b)所示的圖樣。比較兩圖，可以看出，變化后，條紋變密且變細。在光路中的加入一個傅里葉透鏡得到球面波的干涉圖樣，如圖1.3所示。2.薩格奈特干涉儀實驗結果圖圖經過第一次的教訓，我們認真的閱讀了實驗原理，很順利的完成了這個實驗。3.馬赫曾德干涉實驗結果圖圖應該是條紋太密集的原因，圖3.1右圖所示就是放大之后的結果。4.夫瑯禾費衍射實驗結果(1)夫瑯禾費單縫衍射圖圖有規律可尋的。縫越窄條紋越寬，但是亮度變暗。（2）夫瑯禾費圓孔衍射圖CCD里面固件構造有關，也可能是放大鏡中存在的問題七、Matlab模擬夫瑯禾費衍射1.Matlab模擬夫瑯禾費圓孔衍射clearallclcN=256;circle=zeros(N,N);[m,n]=meshgrid(linspace(-N/2,N/2-1,N));r=5;a=0;b=0;%確定圓孔的圓心位置D=((m+a).^2+(n+b).^2).^(1/2);I=find(D<r);circle(I)=1;figure(3)imshow(circle);%顯示這個圓孔f1=fft2(circle);f2=abs(f1);f3=fftshift(f2);figure(4)imshow(f3,[]);在一個256*256的屏上，開一個半徑為5的圓孔，得結果如下：圖2.Matlab模擬夫瑯禾費單縫衍射clearallclcSlit=zeros(256,256);%建立一個256*256的空矩陣Slit(10:246,122:134)=1;%在空矩陣中開一個寬為12的單縫imshow(Slit);%顯示這個孔f1=fft2(Slit);f2=abs(f1);f3=fftshift(f2);figureimshow(f3,[]);在一個256*256的屏上，開一個縫寬為12的縫，結果如下：圖3.Matlab模擬夫瑯禾費矩形孔衍射clearallclcRect=zeros(256,256);%建立一個256*256的空矩陣Rect(123.5:132.5,123.5:132.5)=1;%在空矩陣中開一個101*101的方孔imshow(Rect);%顯示這個孔f1=fft2(Rect);f2=abs(f1);f3=fftshift(f2);figureimshow(f3,[]);在一個256*256的屏上，開一個邊長為5的矩形孔，衍射結果如下：圖八、實驗思考題回答1.分析、總結干涉實驗系統的搭建技巧答：（1）在搭建的過程中，首先是準備好實驗所需的光學器件。（2）其次，對所用的光學器件根據激光束的岀射高度進行統一調整。（3）一定要調節平行光，在調節時，要同時微調兩個反射面。（4在所要照射的面前，觀察光束。2.對于邁克爾遜干涉系統，使用平行光與點光源生成的干涉條紋有什么區別？答：平行光生成的條紋更清晰，且條紋為圓條紋。點光源生成的條紋不是圓條紋，因為，入射光有一定的傾角。3.這三種干涉系統中，干涉條紋的粗細與什么因素有關，請分析。當距離增加時條紋變細；反之，當距離減小時，條紋變粗。（2）薩格奈特干涉儀：條紋的粗細和兩束光的交角有關，交角越大，干涉條紋越密。（3）馬赫-曾德干涉儀：條紋的粗細和兩束光的交角有關，交角越大，干涉條紋越密。4.那么這個距離差是否可以任意調節？為什么？答：不能任意調節。因為激光雖然是單色光，但并不是絕對的單色光，所以，存在一個相干長度，使兩個反射鏡的距離差在相干長度以內，會得到很好的干涉圖樣，如果比相干長度大很多，得到的干涉圖樣就很模糊。5.請問你在實驗中遇到什么問題，解決的方法是什么？答：（1）由于實驗中需要調節平面鏡為45°角，因為沒有專門的儀器輔助調節，所以，我們根據光學平臺上的孔，對角線是45°來調節。（2作用，從而是衍射圖像上出現本不應該出現的亮點，干擾實驗。解決的方法是，找到發射光源后，利用一個鏡面把它反射到其他地方。6.什么叫光的