短相干光源偏振移相Fizeau干涉仪的实验研究
fp干涉仪实验工作原理
fp干涉仪实验工作原理
FP干涉仪是一种基于光程差引起干涉现象的实验仪器。
其工作原理主要包括以下几个方面：
1. 干涉现象：当两束光线相遇时，由于光的波动性质，会发生干涉现象，即两束光的波峰和波谷相遇时会互相加强，而波峰和波峰、波谷和波谷相遇时会互相抵消。
2. 光程差：在FP干涉仪中，光路被分为两条光路，其中一条光路通过一块凸透镜进入FP腔，另一条光路通过一块平板玻璃进入FP腔。
由于两条光路的光程不同，形成了光程差，即两束光在干涉仪内部经过不同长度的光程。
3. 干涉条纹：当两束光线重新合成时，由于光程差的存在，会形成干涉条纹。
干涉条纹是利用干涉现象产生的明暗相间的条纹，用来表示光程差的大小和变化。
4. 光程差的变化：通过改变FP干涉仪中的光程差，可以得到不同的干涉条纹。
通过移动平板玻璃或改变光源的位置来调节光程差，可以观察到干涉条纹的变化。
5. 干涉仪的应用：FP干涉仪可用于测量物体的厚度、透明薄膜的折射率、空气的折射率等。
其高精度的测量特性使其在科学研究、材料分析、光学工程等领域有广泛应用。
实验十六迈克尔逊干涉仪的调整与应用
实验十六 迈克尔逊干涉仪的调整与应用光的干涉现象是光的波动性的一种表现，是物理光学的重要研究对象之一。
迈克尔逊干涉仪是美国物理学家A.A.Michelson 在1881年为研究“以太”漂移而精心设计的，它是一种利用分割光波振幅的方法实现干涉的精密光学仪器，在近代物理和计量技术中有着广泛的应用。
例如，可用迈克尔逊干涉仪测量光波的波长、微小长度、光源的相干长度，用相干性较好的光源可对较长的长度作精密测量，以及可用它来研究温度、压力对光传播的影响等。
【实验目的】1．掌握迈克尔逊干涉仪的工作原理和结构，学会它的调整方法和技巧；2．了解等倾干涉条纹与等厚干涉条纹形成的条件和变化规律； 3．学会用迈克尔逊干涉仪测量单色光波长； 4．（选做）测量钠黄光双线的波长差、钠光的相干长度； 5．（选做）学会用迈克尔逊干涉仪测量透明玻璃板的厚度。
【实验仪器】迈克尔逊干涉仪、Ne He 激光器、钠光灯、白光光源、毛玻璃、扩束镜等。
【实验原理】1. 迈克尔逊干涉仪的光路迈克尔逊干涉仪有多种多样的形式，其基本光路如图5.16.1所示。
从光源S 发出的一束光，在分束镜A 的半反射面M 上被分成光强近似相等的反射光束1和透射光束2。
反射光束1射出A 后投向反射镜2M ，反射回来再穿过A ；光束2经过补偿板B 投向反射镜1M ，反射回来再通过B ，在半反射面M 上反射。
于是，这两束相干光在空间相遇并产生干涉，通过望远镜或人眼可以观察到干涉条纹。
补偿板B 的材料和厚度都和分束镜A 相同，并且与分束镜A 平行放置，其作用是为了补偿反射光束1因在A 中往返两次所多走的光程，使干涉仪对不同波长的光可以同时满足等光程的要求。
2. 等倾干涉图样(1) 产生等倾干涉的等效光路S1M 图5.16.1 迈克尔逊干涉仪光路图如图 5.16.2所示（图中没有绘出补偿板B ），观察者自O 点向2M 镜看去，除直接看到2M 镜外，还可以看到1M 镜经分束镜A 的半反射面M 反射的像1M '。
偏振光分析实验实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 观察光的偏振现象，加深对光偏振理论知识的理解。
2. 学习并掌握直线偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光的产生方法。
3. 熟悉偏振片的检验方法，分析不同偏振光之间的相互关系。
4. 掌握利用偏振光进行相关物理量的测量。
二、实验原理偏振光是指光波的振动方向在传播过程中限定在一个平面内的光。
根据振动方向的不同，偏振光可分为以下几种类型：1. 自然光：光波的振动方向在垂直于传播方向的平面内，且在各个方向上都有振动。
2. 线偏振光：光波的振动方向在传播方向的垂直平面内，且只有一个方向上的振动占主导地位。
3. 圆偏振光：光波的振动方向在传播方向的垂直平面内，且振动方向呈圆形。
4. 椭圆偏振光：光波的振动方向在传播方向的垂直平面内，且振动方向呈椭圆形。
本实验主要利用偏振片、波片等光学元件来产生和检验不同类型的偏振光，并分析它们之间的相互关系。
三、实验仪器1. 氦氖激光器2. 偏振片（两块）3. 1/4 波片（两块）4. 波片厚度计5. 光具座6. 白屏7. 刻度盘四、实验步骤1. 直线偏振光的产生与检验1. 将氦氖激光器发出的光通过偏振片，得到一束线偏振光。
2. 将线偏振光照射到白屏上，观察光斑形状。
3. 将另一块偏振片放在光路中，调整其角度，观察光斑的变化。
4. 当两块偏振片的光轴夹角为90°时，光斑消失，说明入射光为线偏振光。
2. 圆偏振光的产生与检验1. 将氦氖激光器发出的光通过1/4 波片，得到一束圆偏振光。
2. 将圆偏振光照射到白屏上，观察光斑形状。
3. 将另一块偏振片放在光路中，调整其角度，观察光斑的变化。
4. 当两块偏振片的光轴夹角为45°时，光斑形状不变，说明入射光为圆偏振光。
3. 椭圆偏振光的产生与检验1. 将氦氖激光器发出的光通过两块1/4 波片，得到一束椭圆偏振光。
2. 将椭圆偏振光照射到白屏上，观察光斑形状。
3. 将另一块偏振片放在光路中，调整其角度，观察光斑的变化。
菲索干涉仪之基本原理
菲索干涉仪之基本原理发布时间:2008-4-2 20:01:46 返回菲索干涉仪菲索干涉仪（图1）又可称为光学平板，通常用来检验经过研磨或抛光加工的工件，例如测微器砧座、精测块规、卡规、精密研磨平面、光学玻璃皆可使用菲索干涉仪来检验。
其加工状况。
利用菲索干涉仪作检验的工件，表面须经过研磨或抛光加工，以求工件表面之反射光线有足够强度，以便与菲索干涉仪的作用面所反射光线相干涉而形成色带，因此一般加工表面，因为表面不光滑或太粗糙，工件表面之反射光线太弱，与菲索干涉仪的作用面所反射光线相干涉而形成色带也太弱而无法分辨，另外，工件表面太粗糙时，空气楔间隔也太大，造成条纹太密，以致肉眼无法观察。
图 1 菲索干涉仪菲索干涉仪利用光波干涉原理而形成明暗相间的色带，很多场合都只把菲索干涉仪当作定性分析的工具，但事实上，以此色带的数目及形状便可以作微小尺寸，菲索干涉仪的原理可由光的干涉原理来解释，菲索干涉仪部份反射镜与反射面的空气楔间隔为 d，则菲索干涉仪部份反射镜的作用面与工件表面分别会反射光线，因为工件反射面所反射的光比菲索干涉仪部份反射镜的作用面所反射光线多走了 2d 的光程差，因此造成两道光干涉所需之相位差，因而形成干涉条纹，干涉条纹可以肉眼观察，亦可以CCD 照相取得，由黑色干涉条纹数可以推算出空气楔间隔的大小，考虑光波从疏介质进入密介质波前相位改变 180 度，其黑色干涉条纹之公式如下:2d = (n +1/2 )n :为条纹数d :空气间距λ :空气间光波的波长在作干涉条纹之定量分析时，并不须刻意去找寻接触点或基准点，若光学平板与工件被测面呈一微小角度相交，其上所产生出的条纹分别表示菲索干涉仪与被测面相对点的空气楔高度。
我们可以任意令工件表面某点为基准点，依此向前后左右推得工件表面整体的空气楔高度，最后将光学平板之倾斜高度扣掉，即得工件被测面之表面起伏情形。
初次使用菲索干涉仪的人可能会迷惑于干涉条纹数常因空气楔高度的改变而改变，亦即将菲索干涉仪之光学平镜下压时，干涉条纹数目通常变少，干涉条纹间隔加大，但如扣掉菲索干涉仪之光学平镜倾斜高度，则工件被测面之表面起伏情形结果应一致。
菲索干涉仪中精确移相的实现
第6卷 第2期2013年4月 中国光学 Chinese Optics Vol.6 No.2 Apr.2013 收稿日期:2012⁃12⁃11;修订日期:2013⁃02⁃17 基金项目:国家科技重大专项(02专项)资助项目(No.2009ZX02205)文章编号 1674⁃2915(2013)02⁃0244⁃07菲索干涉仪中精确移相的实现苏志德1,2,史振广1,彭 吉1,隋永新1∗,杨怀江1(1.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室,吉林长春130033;2.中国科学院大学,北京100049)摘要:为了实现移相式菲索干涉仪对光学元件面形的高精度测量,建立了干涉仪同步采集移相系统,并对精确移相方法进行了研究。
介绍了移相系统的构成和工作原理,计算了测量过程中移相器的速度。
针对PZT 移相器在移相过程中会引入离焦误差,并存在加速段和减速段的问题,详细设计了移相器的行进过程。
最后,对移相器的性能进行了标定。
在改造后的干涉仪上开展了重复性验证实验,结果表明:干涉仪可以获得λ/11340的RMS 测量重复性。
对改造后干涉仪与Zygo 公司生产的Verifire XP /D 干涉仪的测量精度做了比对实验,结果显示:相同元件下两者测量结果的面形RMS 之差约为0.9nm,表明提出的移相系统及移相方法在重复性和准确度方面都能满足纳米级面形测量的要求,为研制高精度移相干涉仪奠定了基础。
关 键 词:菲索干涉仪;移相系统;同步采集;面形测量;标定中图分类号:TH744.3 文献标识码:A doi:10.3788/CO.20130602.0244Implementation of accurate phase shift in Fizeau interferometerSU Zhi⁃de 1,2,SHI Zhen⁃guang 1,PENG Ji 1,SUI Yong⁃xin 1∗,YANG Huai⁃jiang 1(1.State Key Laboratory of Applied Optics ,Changchun Institute of Optics ,Fine Mechanics and Physics ,Chinese Academy of Sciences ,Changchun 130033,China ;2.University of Chinese Academy of Sciences ,Beijing 100049,China )∗Corresponding author ,E⁃mail :suiyx @Abstract :To realize the high accuracy measurement of optical surfaces by a phase⁃shifting Fizeau interferome⁃ter,a synchronous acquisition phase⁃shifting system in the interferometer was established,and an accurate phase shifting method was researched.First,the composition and working principle of the phase⁃shifting sys⁃tem were introduced.Then,the velocity of PZT phase shifter during measurement was calculated.Since there exist defocus errors as well as speed⁃up and speed⁃down steps during phase shift,the moving process of phase shifter was detailedly designed.Finally,the phase shifter was calibrated.A verified experiment was carried out on the modified interferometer,and it shows that the RMS simple repeatability is λ/parative measurement was also carried out with two same components between the modified interferometer and the Veri⁃fire XP /D interferometer(Zygo company),and the RMS difference is about 0.9nm.It can be seen that the repeatability and accuracy of this phase⁃shifting system and phase⁃shifting method have satisfied the require⁃ment of nano⁃scale form measurement,which can provide references for developing high accuracy phase⁃shift⁃ing interferometers.Key words:Fizeau interferometer;phase⁃shifting system;synchronous acquisition;surface measurement;cali⁃bration1 引 言 光学干涉测量技术是以光波干涉原理为基础,以光的波长为单位的一种计量测试方法,是检测光学系统、光学元件较为有效、准确的方法之一。
迈克尔逊干涉仪研究性实验报告
迈克尔逊干涉仪研究性实验报告----ef36b554-6ebc-11ec-be1e-7cb59b590d7d摘要迈克尔逊干涉仪是迈克尔逊和莫雷于1883年设计的一种精密光学仪器，用于研究以太漂移。
它采用部分振幅法产生两束光束来实现干涉。
通过调整干涉仪，可以产生等厚干涉条纹和等倾干涉条纹。
迈克尔逊干涉仪首次以光的波长为基准，将人体精度精确测量到纳米级。
它对现代物理学和现代计量科学产生了重大影响，并得到了广泛的应用，特别是在20世纪60年代激光出现之后。
一、实验原理1.迈克尔逊干涉仪的光路如图1所示，从光源发出的遗嘱光射在分束板p1上，将光束分为两部分：一部分从p1的半反射膜处反射，射向平面镜m2；另一部分从p1透射，射向平面镜m1。
因p1和全反射镜m1、m2均成45°角，所以两束光均垂直射到m1、m2上。
从m2反射回来的光透过半反射膜；从m1反射回来的光被半反射膜反射。
二者汇聚成一束光，在e处即可观测到干涉条纹。
光路中另一平行平板p2与p1平行，其材料及厚度与p1完全相同，以补偿两束光的光程差，成为补偿板。
反射镜M1固定，M2在精密导轨上来回移动，以改变两光束之间的光程差。
M1和M2背面有三个螺钉，用于调整平面镜的方向。
M1底部有两个相互垂直的弹簧。
松开它们可以使M1支架轻微变形，以精确调整M1。
在图1所示的光路中，m1’是m1被p1半反射膜反射所形成的虚像。
对观察者而言，两相干光束等价于从m1’和m2反射而来，迈克尔逊干涉仪所产生的干涉花纹就如同m1’与m2之间的空气膜所产生的干涉花纹一样。
若m1’、m2平行，则可视作折射率相同、夹角恒定的楔形薄膜。
2.单色电光源的非定域干涉条纹图21如图2所示，M2'与M1平行，距离为d。
点光源s发出的光束，对于M2'，与s'发出的光相同，即SG=s'g；对于e处的观察者，由于M2的镜面反射，s’点光源与S2处的相同，即s’M2=m2s2。
实验八迈克尔逊干涉仪的调节和使用
实验15 迈克耳孙干涉仪的调节与使用19世纪末，美国物理学家迈克尔孙（A.A.Michelson ）为测量光速，依据分振幅产生双光束实现干涉的原理，设计制造了迈克尔孙干涉仪这一精密光学仪器。
迈克尔孙与其合作者用这仪器完成了相对论研究中具有重要意义的“以太”漂移实验，实验结果否定了“以太”的存在，为爱因斯坦建立狭义相对论奠定了基础。
在近代物理学和近代计量科学中，迈克尔孙干涉仪不仅可以观察光的等厚、等倾干涉现象，精密地测定光波波长、微小长度、光源的相干长度等，还可以测量气体、液体的折射率等。
迈克尔孙1907年获诺贝尔物理学奖。
迈克尔孙干涉仪的基本原理已经被推广到许多方面，研制成各种形式的精密仪器，广泛地应用于生产和科学研究领域。
近年来，美国物理学家正在用40m ×40m 的迈克尔孙干涉仪探测引力波。
1 [实验目的]1.1了解迈克耳孙干涉仪的基本结构，学习其调节和使用方法。
1.2观察各种干涉条纹，加深对薄膜干涉原理的理解。
1.3测定激光的波长。
2 [实验仪器]迈克耳孙干涉仪(WSM-100型)，多束光纤激光器，钠光灯。
3 [仪器介绍]WSM-100型迈克耳孙干涉仪的主体结构如图16-1所示，主要由底座、导轨、拖板、定镜、读数及传动系统、附件等六个部分组成。
3.1底座底座由生铁铸成，较重，确保证了仪器的稳定性。
由三个调平螺丝9支撑，调平后可以拧紧锁紧圈10以保持座架稳定。
3.2导轨导轨7由两根平行的长约280毫米的框架和精密丝杆6组成，被固定在底座上精密丝杆穿过框架正中，丝杆螺距为1毫米，如图16-2所示。
3.3拖板部分拖板是一块平板，反面做成与导轨吻合的凹槽，装在导轨上，下方是精密螺母，丝杆穿过螺母，当丝杆旋转时，拖板能前后移动，带动固定在其上的移动镜11（即M 1）在导轨面上滑动，实现粗动。
M 1是一块很精密的平面镜，表面镀有金属膜，具有较高的反射率，垂直地固定在拖板上，它的法线严格地与丝杆平行。
研究光的干涉现象的实验方法与数据处理
研究光的干涉现象的实验方法与数据处理光的干涉现象一直以来都是物理学研究的热门课题之一。
干涉现象指的是两个或多个波源发出的光波相互叠加而产生的衍射和干涉现象。
研究光的干涉现象能够帮助我们更深入地理解光的本质以及其在生活中的应用。
本文将介绍一些研究光的干涉现象的实验方法和数据处理技术。
首先，进行研究光的干涉现象的实验时，我们需要一个光源。
辐射可以是单光源，也可以是多光源。
常见的实验设备包括光源（如激光器、光波发生器）、分光仪、干涉仪、干涉片、干涉图样等。
在进行实验之前，我们需要确定实验的目的和参数。
例如，我们可能想要研究干涉现象的特征和规律，或者分析不同参数（如光源频率、光源距离、干涉板材料等）对干涉现象的影响。
根据实验目的和参数，我们可以选择合适的实验方法和仪器。
接下来，我们可以使用分光仪将光分成两束，并将它们引导到干涉仪中。
干涉仪是一个精密的光学仪器，可以测量和分析干涉现象。
一种常见的干涉仪是迈克尔逊干涉仪。
在迈克尔逊干涉仪中，光线分为两束，分别通过两个反射镜反射回来，然后再次相交形成干涉图样。
在干涉仪中，我们可以使用干涉片来调节光线的相位差。
干涉片是一种手段，用于使某些特定光波相位变化。
通过旋转或调节干涉片，我们可以改变光波的相位差，从而观察到干涉现象的变化。
一旦我们获得了干涉图样，我们就可以开始对数据进行处理。
干涉图样通常呈现出条纹状，我们可以使用数学方法分析这些条纹的特征。
例如，我们可以测量条纹的间距、条纹的数目、条纹的亮度等。
这些数据可以帮助我们了解光波的相位变化和干涉现象的性质。
在进行数据处理时，我们可以使用计算机软件来分析和处理数据。
例如，我们可以使用图像处理软件来测量条纹的间距和亮度，或者使用数学建模软件来拟合条纹的形状和曲线。
这些工具可以帮助我们更快、更准确地处理干涉现象的数据。
此外，我们还可以使用光干涉的方法来研究其他现象，如薄膜干涉、双缝干涉等。
通过选择合适的实验方法和数据处理技术，我们可以进一步深入研究这些现象，探索光的波动性和干涉现象的奥秘。