迈克尔逊干涉虚拟实验

单向移动反射镜,观察条纹经过固定位置,以往返光程差测量波长。

图 1 分束与往返反射光路;动镜位移为显示而放大

图 2 等振幅平面波条纹;十字为固定计数位置,横纵范围±2mm

单向条纹计数

在固定位置同一明暗状态保存起点,连续沿正方向移动。每重复一次完整明暗周期计一条;完成后保存终点。移动反向会使当前手动区间失效。

手动计数 0

自动记录采用连续模型的完整N周期位移;手动记录保留用户实际计数,二者不合并成独立实测数据。

位移与波长

表 1 虚拟条纹计数记录(0 组)

身份初读数 / μm末读数 / μm$N$位移 / μm波长 / nm操作

与原报告观测对照

表 2 原报告单向100条纹读数

次数$N$初读数 / mm末读数 / mm波长 / nm

原报告632.8nm是指定常用参考值,没有本激光器校准证书;仅给重复性A类,未附计数与位移系统误差。

模型依据

$$\Delta(x)=2d+2\alpha x,\qquad I/I_{\max}=\frac{1+\cos(2\pi\Delta/\lambda)}2,\qquad 2(d_2-d_1)=N\lambda.$$

两臂回来的单色平面波等振幅、完全相干,忽略吸收、振动、偏振损耗、色散与机械回差。镜面小倾角α产生约2α的相对波前倾斜;无倾角时整个观察面同步明暗。软件d=0–40μm、λ=400–700nm、α=0–2mrad,采用一阶小角度光程。手动记录必须单向,N=1–100。

模型、参数与独立验证

参考文献

张兴坊、刘凤收、梁兰菊:《迈克尔逊干涉仿真平台的设计与应用》,大学物理实验,2023,36(1):119–123。DOI:10.14139/j.cnki.cn22-1228.2023.01.025。p120第1节给往返光程与相干余弦平方强度;p122第3节讨论近轴等厚直条纹限。本页采用该近轴平面波教学模型,固定点计数反演由相位周期独立推导,不重建文中完整有限观察几何的等倾环或二次曲线。论文630nm与膜厚等条件保留其场景身份。