高灵敏度的量子迈克耳孙干涉仪

迈克耳孙干涉仪不仅可以用来研究物理学的基本问题,而且能够用于精密测量,比如引力波信号的测量.因此,构建高灵敏度的迈克耳孙干涉仪是实现微弱信号测量的关键.目前,人们利用压缩态可以降低迈克耳孙干涉仪的噪声;通过光学四波混频过程能够放大马赫·曾德尔干涉仪中的相位信号,从而提高干涉仪的信噪比和灵敏度.本文研究了一种用于高灵敏度相位测量的量子迈克耳孙干涉仪.在迈克耳孙干涉仪中,利用非简并光学参量放大器取代干涉仪中的线性光学分束器;并且将压缩态注入干涉仪的真空通道,可以得到高信噪比和高灵敏度的干涉仪.由于存在不可避免的光学损耗,分析了迈克耳孙干涉仪内部和外部的损耗对相位测量灵敏度的影响.通过理论计算研究了干涉仪的相位测量灵敏度随系统参数的变化关系,得到了高灵敏度的相位测量量子迈克耳孙干涉仪的实现条件,为用于精密测量的干涉仪的设计提供了直接参考.     

激光干涉引力波探测器——人类的宇宙助听器

爱因斯坦预言引力波100周年之际,人类首次直接探测到引力波信号。文章简单介绍了这次的主角——高新激光干涉引力波天文台(advanced LIGO)的光学与激光部分技术。激光干涉引力波探测器,本质上是一个迈克尔孙干涉仪。原初的迈克尔孙干涉仪也曾在否定以太理论、促使相对论创立的过程中起关键作用。而基于爱因斯坦受激发射理论发展起来的激光技术也在引力波探测中立下汗马功劳。出于协同测量与定位以及扩展引力波探测频段等方面的考虑,除LIGO之外,还有多个地面和空间激光干涉引力波探测器在建或在研。可以预计,当前只是引力波探测技术与引力波天文学发展的开端。     

迈克耳孙干涉仪永葆青春—迈克耳孙干涉仪的发明和沿用

１００多年以前，迈克耳孙为观测地球相对于以太的运动速度，受到良师益友的热情帮助，在柏林发明了干涉光路正交的迈克耳孙干涉仪。它一直沿用至今，仍不失为重要的情况光学仪器，并且被推广应用于诸多方面。     

“科学的艺术家”──纪念迈克耳孙-莫雷实验一百周年

今日几乎没有人再承认以太,而在1905年以前谁要是怀疑以太存在肯定会被视为是荒诞无稽的.迈克耳孙O.A.Michelson,1852-1931)生活在充斥着以太气氛的时代,他虽然可以撇开以太问题,但他的智慧终究被那个时代带入了以太的迷宫.他屡次试图证明以太存在,但却每次被他的否定结果所困惑.现在人们知道,迈克耳孙最善于寻找技术途径解决理论的症结.他对“以太风”的判别实验实际上已达到了目的,但是那凝重的以太“乌云”压得人们抬不起头来,以致“迈克耳孙-莫雷实验被认为是失败的”,[1]迈克耳孙的伙伴莫雷(E.W.Money,1838—1923)“被认为是一个可…     

迈克耳孙干涉仪实验的误差探讨

根据迈克耳孙干涉仪的机械结构,分析了仪器误差的5个分量,确定了迈克耳孙干涉仪的仪器误差,分析了迈克耳孙干涉仪由于调节不当而产生的误差,提出了减小这类误差的方法,分析了振动对光波波长测量的影响,设计出了一种简易防震台,能明显减小震动的影响.     

迈克耳孙光学干涉仪实验中引入光学相干层析成像实验的讨论

光学相干层析成像技术(OCT)主要光路系统是基于迈克耳孙干涉仪结构,通过短相干光源可以测得目标的断层信息.通过对迈克耳孙干涉仪的光源、探测器及算法等软硬件进行改进,将光学相干层析成像实验引入到光学干涉实验教学中.该方式既能加深学生对迈克耳孙干涉仪的认识,又可以让学生接触干涉仪的前沿应用,有着较好的教学意义.     

迈克耳孙干涉仪应用功能的扩展

通过对迈克耳孙干涉仪的简易改装,实现了光速测量、透明固体和液体的折射率测量、金属丝弹性模量测量以及多普勒效应的演示,拓展了迈克耳孙干涉仪的应用功能.     

提高迈克耳孙干涉仪精度的研究

对迈克耳孙干涉仪测量光路进行简单的改装,则可把迈克耳孙干涉仪测量厚度的精度提高整数倍.现阐述其原理,并给出提高一倍精度的实验方法及结果.     

引力波及激光观测原理

近期引力波话题火热,为使本科生对引力波有系统的了解,本文由爱因斯坦经典引力理论出发,考虑在远离场源的弱场近似,细致推导得到波速为光速、在空间上以横波形式传播的引力波的波动方程,并且指出引力波只存在两种独立的极化状态,即引力波两个独立的偏振方向。之后对激光观测引力波实验的理论进行合理性分析。得出装有法布里-珀罗腔结构的迈克耳孙干涉仪具备观测引力波能力的结论。     

基于光学干涉仪的精密测量技术

本文主要介绍了法布里-珀罗干涉仪和迈克耳孙干涉仪的基本特性和工作原理。在此基础上,详述了在光学频率标准的研制过程中,使用高稳定度、高精细度的法布里-珀罗干涉仪获取超稳的本地振荡激光的方法;以及利用基于光纤迈克耳孙干涉仪的光纤相位噪声提取和抑制技术,实现光学频率标准的远程精密传输的方法。本文内容有助于加深学生对法布里-珀罗干涉仪和迈克耳孙干涉仪基础知识的理解,了解科学研究发展前沿,激发学生的学习兴趣和科研热情。     

迈克耳孙干涉仪与光学自相关测量

“迈克耳孙干涉仪与光学自相关测量”是北京大学基础物理实验教学中心开设“综合物理实验”课程中的实验项目.作为该项目的教学辅助材料,本文旨在引导学生在熟悉教学型迈克耳孙干涉仪及其实验的基础上,尝试理解迈克耳孙干涉原理在现代科技中的应用,深入研究基于迈克耳孙干涉仪器的光学自相关测量机制,搭建基于教学型迈克耳孙干涉仪的傅里叶变换光谱仪或者光学相干层析成像的实验系统,探究相关的物理与技术问题.文中插入了一些“思考与练习”的题目,希望学生能以问题为导向来具体理解相关的物理内容和实验技术.最后的“教学要求”明确了实验的基本内容、面谈环节重点讨论的具体问题和后续深入研究的主要方向.     

迈克耳孙干涉仪实验中等倾干涉环的计算机模拟

根据薄膜干涉原理分析了迈克耳孙干涉仪实验中的等倾干涉现象,得到了接收屏上的光强分布与入射角的关系．采用计算机模拟的方法,用Matlab编写程序,运行后得到了迈克耳孙干涉仪等倾干涉环的图样．     

迈克耳孙-莫雷实验对狭义相对论的建立起到重要作用了吗?

本文对迈克耳孙-莫雷实验提供了3种解释:静止以太说的解释、静止以太说+洛伦兹收缩的解释,以及双程光速各向同性的解释。然后分析了寻找光以太的实验(包括迈克耳孙-莫雷实验)对爱因斯坦建立狭义相对论所起的作用。     

迈克耳孙干涉仪的改进

为了减少迈克耳孙干涉仪实验中人为因素产生的误差,应用计算机图像处理技术,在传统迈克耳孙干涉仪的基础上构建了光波波长自动测量系统.该系统通过串口通讯协议,精准控制步进电机改变"动镜"的位置,获得固定微小光程差,从CCD相机采集干涉条纹图像,应用专用的图像识别软件,实现光源波长的自动测量.     

基于数字图像处理方法对迈克耳孙干涉仪条纹提取和分析

迈克耳孙干涉仪是重要的光学仪器,被广泛应用于科研和教学中。普通物理实验中迈克耳孙干涉仪的干涉条纹一般由人工观察和分析。然而人工观察和分析具有一定的局限性,不利于展示仪器在实际中的广泛应用前景。目前,数字图像处理技术已经发展出多种方法能够对图像进行分割和特征提取。利用数字图像处理技术能够快速、精确的对条纹特征进行提取和分析。本文介绍开发的Matlab图形程序界面,能够实时分析CCD/CMOS采集的迈克耳孙干涉仪干涉条纹。     

基于迈克耳孙干涉仪的自相关仪

根据大学物理光学中迈克耳孙干涉仪的基本原理,设计实现了基于迈克耳孙干涉仪的自相关仪.分析了利用自相关仪的干涉自相关进行超短激光脉冲测量的原理;进行了实验测试,实现了对超短激光脉冲时间宽度的测量.     

我们不必“屈服于传统”———论迈克耳孙实验与狭义相对论的建立

我们不必“屈服于传统”———论迈克耳孙实验与狭义相对论的建立杨建邺李香莲（华中理工大学物理系武汉４３００７４）（收稿日期：１９９６０４０１）关于迈克耳孙以太漂移实验和爱因斯坦狭义相对论的建立之间的关系，国内外已经有不少文章作过讨论，据目前已掌握的...     

迈克耳孙干涉仪专用激光光源的研制

针对迈克耳孙干涉仪现有调节方法的不足研制了专用激光光源,利用滑动式准直透镜调焦系统使半导体激光器的准直镜同时承担了准直和扩束工作,实现了光源的小型化和集成化,能够快速、准确地将迈克耳孙干涉仪调整至工作状态.     

从引力波观测中挖掘大学物理教学素材

引力波是爱因斯坦广义相对论的重要预言,非常难于观测。近两年前,人们第一次直接观测到了宇宙深处传来的引力波,证实了它的存在。引力波具有独特的物理性质,为波动增加了新的形式。其观测技术的核心是迈克耳孙干涉仪,但增添了精密技术,提高了观测精度。结合大学物理教学内容,我们从引力波中挖掘了丰富的教学素材。素材用在课堂上能使教学过程生动活泼,开拓学生视野,提高学习兴趣;素材引入到考试题目中,能够考察课程教学效果和学生学习能力。     

迈克耳孙干涉条纹自动计数仪的设计与应用

介绍了迈克孙干涉条纹自动计数仪的设计与应用，该装置与迈克耳孙干涉仪配合使用，实验的测试结果与教学效果得到了显著改善。