一种迈克尔逊干涉仪

1.本实用新型涉及一种迈克尔逊干涉仪。


背景技术：

2.迈克尔逊干涉仪是一百多年前，物理学家迈克尔逊为了要测量“以太风”而设计出来的一种精密长仪器，它是用“光的分振幅法”，将一束光分成两束相干光，经过分的很开的路径以后重新相遇而干涉的原理制成的。从光源发出的光照射到分光镜上，光被分成两束，反射光入射到平面反射镜，透射光经补偿镜入射到平面反射镜，两束光分别被反射镜反射，重新在光屏处会合，若满足相干条件就会产生干涉效应。
3.现有的迈克尔逊干涉仪由于光源前加的短焦透镜出光不直，难以保证光线以直线打在分光板上。且两个平面镜组成的平平腔需严格保证垂直，这就导致迈克尔逊干涉实验在实际操作过程中难以调节，不容易观察到干涉结果。


技术实现要素：

4.为克服上述问题，本实用新型提供一种迈克尔逊干涉仪。
5.本实用新型采用的技术方案是：一种迈克尔逊干涉仪，包括底座，底座上设有传统迈克尔逊干涉仪，传统迈克尔逊干涉仪包括可前后移动的m2动镜，m2动镜的前方设有从左至右依次排列的g1分光板、g2补偿板和m1定镜，m1定镜与m2动镜垂直设置，g1分光板的左侧设有光源，g1分光板的前方设有用于观察干涉条纹的光屏，将传统迈克尔逊干涉仪中的m2动镜和m1定镜由原来的平面镜替换为凹面镜，所述凹面镜的曲率半径≤100mm。
6.优选地，所述凹面镜的曲率半径为20mm-100mm。
7.优选地，所述光源到g1分光板的距离为15-20cm；m2动镜到g1分光板的距离为10cm；g1分光板到g2补偿板的距离为5cm；g2补偿板到m1定镜的距离为15-20cm；g1分光板到光屏的距离为20-30cm。
8.本实用新型的有益效果是：将传统迈克尔逊干涉仪的两个平面镜替换为凹面镜，利用凹面镜的汇聚扩散特点，增大光斑面积和强度，使干涉效果更明显且更容易获得，使两个平面镜组成的平平腔需严格保证垂直的缺点得以改正。
附图说明
9.图1是本实用新型一个角度的结构示意图。
10.图2是本实用新型另一个角度的结构示意图。
11.图3是本实用新型的实验简图。
12.图4a是zemax模拟的曲率半径为100mm凹面镜的干涉图。
13.图4b是曲率半径为100mm凹面镜的实际干涉图。
14.图5a是zemax模拟的曲率半径为20mm凹面镜的干涉图。
15.图5b是曲率半径为20mm凹面镜的实际干涉图。
16.附图标记说明：1、底座；2、m2动镜；3、g1分光板；4、g2补偿板；5、m1定镜；6、光屏。
具体实施方式
17.下面将结合附图对本实用新型专利的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
18.在本实用新型的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
19.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，如出现术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
20.参照附图，一种迈克尔逊干涉仪，包括底座1，底座1上设有传统迈克尔逊干涉仪，传统迈克尔逊干涉仪包括可前后移动的m2动镜2，m2动镜2的前方设有从左至右依次排列的g1分光板3、g2补偿板4和m1定镜5，m1定镜5与m2动镜2垂直设置，g1分光板3的左侧设有光源，g1分光板3的前方设有用于观察干涉条纹的光屏6。g1分光板3、g2补偿板4为相同材料，有相同的厚度，且平行安装，目的是要使参加干涉的两光束经过玻璃板的次数相等，两束光在到达光屏6时没有因玻璃介质而引入额外的光程差。
21.传统的迈克尔逊干涉仪在实验过程中，两个平面镜组成的平平腔需严格保证垂直才能得到干涉图，增加了实验操作的难度。为了降低实验操作难度，我们参照了激光器上的平凹腔，将传统迈克尔逊干涉仪中的m2动镜2和m1定镜5由原来的平面镜替换为凹面镜。激光器上的平凹腔是使用最广泛的一类激光谐振腔，它结构简单，损耗低，易于调整，很好的解决了平面镜失调性比较敏感的问题。实验装置不变，仅需将原本实验装置上装的平面镜换为凹面镜即可。
22.为了验证本实用新型的可行性，先在zemax的模拟中，将两个平面镜替换为凹面镜，观察其干涉效果，在确定了凹面镜的曲率之后，再进行实验，观察实际操作中的干涉效果。经过实验得出，当凹面镜的曲率半径≤100mm，且光源到g1分光板3的距离为15-20cm；m2动镜2到g1分光板3的距离为10cm；g1分光板3到g2补偿板5的距离为5cm；g2补偿板5到m1定镜5的距离为15-20cm；g1分光板3到光屏6的距离为20-30cm时，可实现较好的实验效果。如图4a-b所示的曲率半径为100mm凹面镜的zemax模拟干涉图和实际干涉图，图5a-b所示的曲率半径为20mm凹面镜的zemax模拟干涉图和实际干涉图，均验证了本实用新型的可行性。
23.本实用新型实验的主要步骤为：
24.s为点光源，m1定镜、m2动镜为凹面镜，m1定镜和精密螺丝丝相连，转动鼓轮可以使
其向前后方向移动，最小读数为10mm，可估计到10mm。m1定镜和m2动镜后各有3个小螺丝可调节其方位。g1分光板，其右表面镀有半透半反膜，使入射光分成强度相等的两束(反射光和透射光)。反射光和透射光分别垂直入射到凹面镜m1定镜和m2动镜，它们经反射后回到g1分光板的半透半反射膜处，再分别经过透射和反射后，来到光屏的观察区域。当m2和m1'严格平行时，表现为等倾干涉的圆环形条纹，移动m2时，会不断从干涉的圆环中心“吐出”或向中心“吞进”圆环。两平面镜之间的“空气间隙”距离增大时，中心就会“吐出”一个个条纹；反之则“吞进”。m2和m1'不严格平行时，则表现为等厚干涉条纹，移动m2时，条纹不断移过视场中某一标记位置，m2平移距离d与条纹移动数n的关系满足：d＝nλ/2，λ为入射光波长。
25.本说明书实施例所述的内容仅仅是对实用新型构思的实现形式的列举，本实用新型的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本实用新型的保护范围也及于本领域技术人员根据本实用新型构思所能够想到的等同技术手段。


技术特征：
1.一种迈克尔逊干涉仪，包括底座(1)，底座(1)上设有传统迈克尔逊干涉仪，传统迈克尔逊干涉仪包括可前后移动的m2动镜(2)，m2动镜(2)的前方设有从左至右依次排列的g1分光板(3)、g2补偿板(4)和m1定镜(5)，m1定镜(5)与m2动镜(2)垂直设置，g1分光板(3)的左侧设有光源，g1分光板(3)的前方设有用于观察干涉条纹的光屏(6)，其特征在于：将传统迈克尔逊干涉仪中的m2动镜(2)和m1定镜(5)由原来的平面镜替换为凹面镜，所述凹面镜的曲率半径≤100mm。2.如权利要求1所述的一种迈克尔逊干涉仪，其特征在于：所述凹面镜的曲率半径为20mm-100mm。3.如权利要求2所述的一种迈克尔逊干涉仪，其特征在于：所述光源到g1分光板(3)的距离为15-20cm；m2动镜(2)到g1分光板(3)的距离为10cm；g1分光板(3)到g2补偿板(4)的距离为5cm；g2补偿板(4)到m1定镜(5)的距离为15-20cm；g1分光板(3)到光屏(6)的距离为20-30cm。

技术总结
一种迈克尔逊干涉仪，包括底座，底座上设有传统迈克尔逊干涉仪，传统迈克尔逊干涉仪包括可前后移动的M2动镜，M2动镜的前方设有从左至右依次排列的G1分光板、G2补偿板和M1定镜，M1定镜与M2动镜垂直设置，G1分光板的左侧设有光源，G1分光板的前方设有用于观察干涉条纹的光屏，将传统迈克尔逊干涉仪中的M2动镜和M1定镜由原来的平面镜替换为凹面镜，所述凹面镜的曲率半径≤100mm。本实用新型利用凹面镜的汇聚扩散特点，增大光斑面积和强度，使干涉效果更明显且更容易获得，使传统迈克尔逊干涉仪中两个平面镜组成的平平腔需严格保证垂直的缺点得以改正。点得以改正。点得以改正。


技术研发人员：陈钢 刘敏
受保护的技术使用者：浙江工业大学
技术研发日：2021.09.27
技术公布日：2022/5/25