基于光束的相干特性拓展双缝实验教学实验内容

对部分相干光束的双缝实验干涉条纹进行了研究。利用转动的毛玻璃以及两个透镜构成了一个简单的产生部分相干光束的光学系统,通过调整毛玻璃与两个透镜的共焦点之间的距离,可以定量地控制光束的相干性。对不同相干性的光束经过双缝干涉之后的光强进行了实验观测,发现光束的相干性会对双缝干涉条纹的衬比度产生影响,光束的相干性越低,条纹衬比度也越小。并对实验结果进行了理论模拟,理论数值模拟的结果与实验观测结果基本一致。     

牛顿环干涉实验的改进

研究光的干涉现象可以进一步加深对光的波动性的认识,产生光的干涉的仪器很多,牛顿环仪是一种常见的观察光的干涉的光学器件、用牛顿环仪可以观察到光的等厚干涉,对其干涉条纹有关量进行测量,便可以很精确地测得产生牛顿环干涉条纹的光学元器件的一些特性参数、用牛顿环仪可以测单色光的波长、组成牛顿环仪的平凸透镜的曲率半径,检验物体表面的光洁度和平面度.用牛顿环干涉实验测平凸透镜的曲率半径是大学物理实验中的基本实验.笔者根据多年的教学实践,认为该实验中存在一些问题,而且在数据处理方法上没有一个规范和统一的方法,本文就此进行探讨与研究.     

用马赫—曾德干涉仪获得分波前干涉的圆形条纹

1引言两相于点光源（或点光源与平行光）在垂直于其连线方向的屏幕上所形成的干涉条纹为圆形条纹.由分振幅干涉装置如迈克尔孙干涉仪、牛顿环仪等可以很容易地产生圆形条纹.但对于分波前干涉装置如杨氏双缝、双棱镜、双面镜、洛埃镜、比累对切透镜等，要产生圆形条纹却非常困难，甚至不可能，即使对于比较特殊的梅斯林透镜也只能产生半圆形的干涉条纹.本文提出了一种实验方法，即对分振幅干涉装置马赫一曾德干涉仪进行适当的改进，使其产生分波前干涉并产生出圆形干涉条纹.对其条纹特点，本文进行了分析.所得到的实验结果与理论分析是一致的…     

浅谈用双缝干涉测光的波长

在“用双缝干涉测光的波长”这一实验中，关键问题有两个：一是实验仪器的安装与调节；二是准确测出相邻两条亮(暗)纹间的距离△x．笔者就此简单地谈谈双缝干涉实验仪的安装与调节方法，以及如何测△x和λ。     

热光的高阶双缝干涉

干涉效应反映了光场的相干性,非相干光源中无序性会破坏干涉.然而对于高阶干涉来说这一看法并不成立.文章作者最近的理论和实验研究表明,横向传播方向无序的热光源可以实现高阶双缝干涉.尽管单个探测器的强度分布是均匀的,处于不同位置的两个探测器的联合强度关联却出现了干涉条纹.当两个探测器同步反向移动时,条纹间距减小为一阶干涉条纹的一半.实验结果同不久前报道的在自发参量下转换过程中产生的纠缠双光子对的双缝实验中所观察到的亚波长干涉效应十分类似.实验结果可以用多模热光场的二阶空间关联性质来解释.热光的高阶双缝干涉是著名的Hanbury-Brown和Twiss实验的空间干涉版本,因此也可称其为Hanbury-Brown和Twiss型双缝干涉。     

热光的高阶双缝干涉

干涉效应反映了光场的相干性, 非相干光源中无序性会破坏干涉. 然而对于高阶干涉来说这一看法并不成立. 文章作者最近的理论和实验研究表明, 横向传播方向无序的热光源可以实现高阶双缝干涉. 尽管单个探测器的强度分布是均匀的, 处于不同位置的两个探测器的联合强度关联却出现了干涉条纹. 当两个探测器同步反向移动时, 条纹间距减小为一阶干涉条纹的一半. 实验结果同不久前报道的在自发参量下转换过程中产生的纠缠双光子对的双缝实验中所观察到的亚波长干涉效应十分类似. 实验结果可以用多模热光场的二阶空间关联性质来解释. 热光的高阶双缝干涉是著名的Hanbury-Brown和Twiss实验的空间干涉版本, 因此也可称其为Hanbury-Brown和Twiss型双缝干涉.     

杨氏双缝干涉实验中双缝缝宽的讨论

首先基于惠更斯菲涅尔原理,推导了双缝具有一定宽度时的双缝干涉光强表达式。根据该解析表达式,利用数学软件进行数值模拟,结果发现:当双缝具有一定宽度时,双缝干涉条纹不再是理想的等亮度等间距的干涉条纹,而是从中间往外光强将逐渐衰减,并且在一定的双缝间距和缝宽比值时,还会出现条纹消失的现象。对于这些理论模拟结果,给予了相应的解释。此外,还进行了相应的实验观测,实验结果和理论结果基本一致。本论文所讨论的内容,对于进一步完善和深入讨论杨氏双缝干涉实验的教学和实验内容具有一定的指导意义。     

关于双光束干涉条纹形状的讨论

用分波阵面法获得干涉条纹,以杨氏双缝干涉实验为代表双光束干涉条纹,一般在干涉屏上得到的为平行等间隔直线条纹.关于两相干点光源形成光束间的干涉条纹,其分布规律如何,本文将对此进行讨论.     

非单色性光源对杨氏干涉条纹可见度的影响

光源的单色性影响其相干性. 任何实际的波列都有一定的谱线宽度, 谱线宽度表示了光源单色性的好 坏, 直接影响了干涉条纹的可见度. 对非单色性光源通过典型杨氏双缝干涉装置产生干涉条纹的理论进行分析和 仿真, 得出谱线宽度与干涉条纹的可见度的关系. 结论与实验相吻合. 其结果对于干涉法工程测量具有现实意义     

基于适度光反馈自混合干涉技术的振动测量

光反馈自混合干涉技术是一种新浮现的有别于传统双光束干涉的一类新的测试技术。为了在适度光反馈下进行振动的精密测量,提出了一种基于适度光反馈自混合干涉技术的振动测量方法。经对光反馈自混合干涉信号条纹分析,发现通过选定合适的光反馈水平及激光器线宽展宽因数,可以得到锯齿干涉条纹。这种干涉信号不仅包含振动幅度信息也包含振动方向信息。该振动测量方法利用锯齿干涉条纹的特点,首先通过条纹记数实现大范围振幅粗测,具有半波长位移分辨力;然后基于适度光反馈下小数条纹的特点,给出了小于半波长位移测量的线性表达式,从而实现位移的精测。仿真计算表明,该方法可以实现大量程高分辨力振动位移测量,在叠加20 dB的噪声下,振幅测量相对误差平均为0.5%。     

基于点光源的迈克耳孙干涉实验条纹的机理分析

一般国内的大学物理和大学物理实验教材都只介绍干涉圆条纹和直线干涉条纹,用迈克耳孙干涉仪可以调制出椭圆和双曲线干涉条纹;但对条纹形成的理论推导很少涉及．本文根据点光源双光束干涉理论,分析基于点光源照明的迈克耳孙干涉实验中所产生的各种可能的干涉条纹：双曲线形干涉条纹、圆形干涉纹、椭圆形干涉纹及直线形干涉纹的形成条件．本文也对等倾干涉条纹、等厚干涉条纹与既非等倾也非等厚干涉条纹的机理进行分析和比较．通过对每一种干涉图样的解析分析和比较,旨在对迈克耳孙干涉实验有更全面和更深刻的了解．     

独立伪热光源的双光子干涉

自Dirac提出一个光子只能与自己干涉之后，Mandel等人用两个独立的激光器实现一阶干涉实验，引发了人们对于独立光源干涉问题的更多关注和探讨。我们首次以两个独立的伪热光源观察到二阶关联亚波长干涉现象。在实验中发现当两个独立的光源偏振相同时，固定一个单光子探测器扫描另一个探测器，通过符合探测能够探测到类经典的一阶干涉；在反对称的方向（x，-x）同时扫描两个探测器，能够探测到亚波长干涉条纹。用经典的理论方法也可对此现象作简单的解释。当光源的偏振互相垂直时，则无法探测到类经典的一阶干涉或亚波长干涉。这些实验现象将有助于人们理解双光子干涉的本质；热光因其双光子特性有可能有些特殊的应用。     

迈克耳孙干涉仪实验中等倾与等厚干涉条纹的判别

仔细研究了迈克耳孙干涉仪实验中产生等倾干涉和等厚干涉的实验条件和它们所产生的条纹的区别．提出了判别迈克耳孙干涉实验中等倾与等厚干涉条纹的依据．从而帮助学生加深对这两种干涉条纹的理解和判别．特别是在反射镜M1与M2不严格垂直时，同样可以观察到类似于等倾干涉的准圆环状条纹．我们对这一现象进行了分析和解释，并首次推导出等厚干涉直条纹任意一点上的微商(aδ/ad=2)为常数的结论，这一结果可以作为对迈克耳孙干涉仪现象的一个补充。     

对牛顿环实验中不等精度测量数据的处理

据笔者了解，目前各高等院校对牛顿环实验的数据，基本上都是在假设干涉条纹为均匀分布条件下，应用逐差法来处理，并在此基础上分析误差”‘、”’．本文对牛顿环实验中不等精度测量的数据用最小二乘法给出了较为合理的处理．一、牛顿环实验是不等精度测量大家知道，在牛顿环实验中，反射光第k级干涉暗纹半径满足关系其中，R为待测透镜的曲率半径，A为人射单色光波长．公式表明了与成正比，有即干涉条纹随级数的增大愈来愈密，愈来愈细．因此，该测量是非线性不等精度测量．二、用还差法处理数据存在的问题在用逐差法处理数据时有公式表明…     

多个等倾干涉条纹同时形成的理论与实验研究

通常情况下在迈克耳逊干涉仪上只能观察到一个等倾干涉条纹，但是实验中只要调节得当，可以同时观察到4个等倾干涉条纹，而且变化规律相同．本文根据迈克耳逊干涉仪构造原理、等倾干涉条件和菲涅尔公式，对迈克耳逊干涉仪同时形成多个等倾干涉条纹的实验现象进行理论和实验研究．     

基于数码观测式分光计的劳埃德镜干涉实验

利用数码观测式分光计进行劳埃德镜干涉实验,使用分光计中的游标盘测出有干涉现象时到干涉条纹刚好消失时载物台转过的角度,计算出狭缝光源到反射镜的垂直距离,应用数码相机观察记录干涉条纹图像,再运用GIMP软件测出干涉条纹的间隔,最后计算出光波波长．该实验操作简单,测量方便,适合在大学物理实验教学中推广应用．     

部分相干光的杨氏干涉光强分布特点研究

基于部分相干光(GSM)互强度传播规律研究了部分相干光杨氏双缝干涉光强分布特点。采用数值分析方法研究了干涉条纹光强随狭缝的几何尺寸、观察距离和光束光学参数变化的规律。     

在杨氏双缝干涉实验中非单色光干涉图样的理论判断方法

本给出了杨氏双缝干涉实验中非单色光产生干涉图样的两种理论判断方法。     

用光纤做Fabry-Perrot实验

介绍用光纤做Ｆ－Ｐ实验的方法，拍摄了干涉环，测量出Ｆ－Ｐ干涉仪两平行玻璃板间的距离，实验光路简单，光涉条纹清晰，测量结果可靠。     

迈克耳逊干涉仪实验中的等倾与等厚干涉

本仔细讨论了在面光源照明下用肉眼直接观察的迈克耳逊干涉仪实验中产生的干涉条纹形状，指出等倾干涉和等厚干涉的实验条件，从而帮助学生加深对这两种干涉条纹的理解和判别。