邁克爾遜干涉實(shí)驗(yàn)集成光源裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及實(shí)驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及邁克爾遜干涉實(shí)驗(yàn)光源裝置的集成設(shè)計(jì)。
【背景技術(shù)】
[0002]邁克爾遜干涉儀利用分振幅法產(chǎn)生雙光束以實(shí)現(xiàn)干涉。使用點(diǎn)光源作為邁克爾遜干涉儀光源，通過(guò)調(diào)整干涉儀，可以產(chǎn)生非定域干涉情況下的等厚干涉和等傾干涉現(xiàn)象。而使用擴(kuò)展光源作為邁克爾遜干涉儀光源，則產(chǎn)生定域干涉現(xiàn)象。在近代物理中，以邁克爾遜干涉儀為基礎(chǔ)發(fā)展出很多專(zhuān)用于干涉的儀器，如泰曼干涉儀、傅里葉干涉分光計(jì)，法布里-帕羅干涉儀等。因此，邁克爾遜干涉儀產(chǎn)生的各種干涉現(xiàn)象的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)是目前大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中較為重要的實(shí)驗(yàn)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，可以加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解，提高學(xué)生的實(shí)踐能力。但邁克爾遜干涉儀作為一種精密的光學(xué)儀器，其實(shí)驗(yàn)的要求較為嚴(yán)格。對(duì)于學(xué)生而言，在有限的實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)內(nèi)完成對(duì)邁克爾遜干涉儀的調(diào)節(jié)及調(diào)試出各種干涉現(xiàn)象有一定的難度，這極大地降低了該實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果。
[0003]目前在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)室中，一般用氦氖激光或低壓鈉燈作為邁克爾遜干涉儀的光源。當(dāng)用激光作為邁克爾遜干涉儀光源的時(shí)候，可以近似認(rèn)為激光是點(diǎn)光源，由于激光的亮度高，方向性好，學(xué)生較容易調(diào)好兩路光在空間上的重合，配上擴(kuò)束器和毛玻璃，就可以分別調(diào)試出非定域干涉情況下的等厚干涉圖樣和等傾干涉圖樣。如果要觀察定域干涉，則要使用擴(kuò)展光源(比如低壓鈉燈)作為邁克爾遜干涉儀的光源，但由于擴(kuò)展光源方向性不好，一般先用氦氖激光將邁克爾遜干涉儀校準(zhǔn)，然后撤去氦氖激光，換上擴(kuò)展光源，再來(lái)調(diào)試定域干涉現(xiàn)象。如果調(diào)試不成功，還要再次使用氦氖激光校準(zhǔn)邁克爾遜干涉儀。因此，在邁克爾遜干涉實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生很難在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)調(diào)試出非定域干涉現(xiàn)象和定域干涉現(xiàn)象，這極大地降低了邁克爾遜干涉實(shí)驗(yàn)的教學(xué)意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本項(xiàng)目旨在設(shè)計(jì)一下將激光光源(點(diǎn)光源)和低壓鈉燈光源(擴(kuò)展光源)集成在一起的邁克爾遜干涉儀光源裝置，具體的裝置示意圖如圖1:
根據(jù)裝置示意圖，相應(yīng)的光學(xué)元件安裝和光源裝置的使用方法描述如下:
(I)安裝好各光學(xué)元件
將小孔光闌1、鈉燈光源、擴(kuò)束器、小孔光闌2和He-Ne激光光源按從左到右的順序用相應(yīng)的光學(xué)調(diào)整架安裝在帶有M6螺絲孔的金屬板上，安裝過(guò)程中，沿著同一排螺絲孔(如圖AB直線)安裝，且與邁克爾遜干涉儀分光鏡的中心保持相同的高度。另外，鈉燈光源和擴(kuò)束器安裝在可沿如圖方向平移的導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌的終點(diǎn)固定在AB直線所在的螺絲孔上，小孔光闌為孔徑可調(diào)且最大孔徑為Φ30的光闌。
[0005](2)調(diào)試邁克爾遜干涉儀的光源裝置第一步驟:安裝固定好He-Ne激光光源。
[0006]調(diào)節(jié)光學(xué)調(diào)整架保證He-Ne激光光源發(fā)出的光沿著AB方向(如圖1所示)傳播，經(jīng)過(guò)擴(kuò)束器后的激光也同樣沿著AB方向傳播，且光的高度保證入射光能入射到邁克爾遜干涉儀的分光鏡中心。然后將兩個(gè)小孔光闌分別固定在金屬板AB線的兩端，使He-Ne激光從兩個(gè)小孔光闌的正中心通過(guò)。這樣，這兩個(gè)小孔光闌確定了沿金屬板AB線傳播且光高能達(dá)到邁克爾遜干涉儀分光鏡中心的光路，在調(diào)節(jié)光路的過(guò)程中，要保證光線沿著該光路傳播，只需要保證He-Ne激光從兩個(gè)小孔光闌中通過(guò)即可。
[0007]第二步驟:觀察非定域干涉情況下的等厚干涉和等傾干涉現(xiàn)象。
[0008]將已安裝好光源裝置的金屬板放置到邁克爾遜干涉儀的光源位置，且金屬板以其AB方向(如圖1所示)與邁克爾遜干涉儀的分光鏡中心法線夾角成45°的方位放置，將鈉燈光源和擴(kuò)束器沿著導(dǎo)軌方向滑離AB直線(如圖1所示)。打開(kāi)He-Ne激光光源，保證沿著金屬板AB線傳播的He-Ne激光照射到邁克爾遜干涉儀的分光鏡中心，調(diào)試好以He-Ne激光作為光源的邁克爾遜干涉實(shí)驗(yàn)。并分別觀察加上了毛玻璃和擴(kuò)束器后的干涉情況。需要加擴(kuò)束器的時(shí)候，可以將擴(kuò)束器通過(guò)平移滑軌移動(dòng)到AB直線上。
[0009]在邁克爾遜干涉儀的底板上作上金屬板AB線在該底板上的延長(zhǎng)線的標(biāo)記，當(dāng)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)了人為的錯(cuò)誤，使得沿著金屬板AB線傳播的He-Ne激光偏離邁克爾遜分光鏡中心或者沒(méi)有沿著與邁克爾遜干涉儀的分光鏡中心法線夾角成45°的方向傳播，可以簡(jiǎn)單地將金屬板AB線與邁克爾遜底板上的標(biāo)記對(duì)齊，就能使沿著金屬板AB線傳播的He-Ne激光沿著與邁克爾遜干涉儀的分光鏡中心法線夾角成45°的方向傳播。
[0010]第三步驟:觀察定域干涉現(xiàn)象。
[0011]用He-Ne激光光源將邁克爾遜的兩束光路零光程調(diào)試出來(lái)，然后調(diào)節(jié)邁克爾遜的兩塊平面反射鏡，使兩束光路稍調(diào)離零光程，關(guān)閉He-Ne激光光源，兩個(gè)小孔光闌開(kāi)到最大，將Na燈通過(guò)平移滑軌移動(dòng)到AB直線上，打開(kāi)Na燈，調(diào)試邁克爾遜干涉儀產(chǎn)生定域干涉現(xiàn)象。
[0012]由于Na燈的亮度不夠，且光線不集中。因此，為了更好地調(diào)節(jié)用Na燈作為邁克爾遜光源時(shí)產(chǎn)生的定域干涉，在實(shí)際應(yīng)用中，可能要對(duì)普通的Na燈光源作一些改進(jìn)，比如加個(gè)聚光燈罩，在燈罩出光口上加個(gè)十字架作為參考。
[0013]最后，根據(jù)調(diào)試結(jié)果，改進(jìn)和完善該光源裝置。
【附圖說(shuō)明】
[0014]附圖1是邁克爾遜干涉儀光源裝置示意圖。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.邁克爾遜干涉實(shí)驗(yàn)光源集成裝置，其特征在于它的構(gòu)成部件為:一塊帶有M6螺絲孔的鋁合金薄板，He-Ne激光管和配套電源，低壓Na燈和配套電源，擴(kuò)束器和毛玻璃，兩個(gè)孔徑可調(diào)的光闌，小導(dǎo)軌和光具座等，其具體構(gòu)成如說(shuō)明書(shū)附圖所示。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的邁克爾遜干涉實(shí)驗(yàn)光源集成裝置，其特征在于它的工作原理是利用He-Ne激光的方向性和高亮度來(lái)校正調(diào)試好邁克爾遜干涉儀，并利用兩個(gè)孔徑可調(diào)的光闌固定好以45°入射角入射到邁克爾遜分光鏡上的光束方向，配以擴(kuò)束器和毛玻璃就可以觀察到非定域干涉情況下的等厚干涉和等傾干涉現(xiàn)象；然后讓低壓鈉燈光源沿著小導(dǎo)軌平移到兩個(gè)光闌固定的光束方向上，通過(guò)微調(diào)就可以觀察到使用擴(kuò)展光源時(shí)邁克爾遜干涉儀產(chǎn)生的定域干涉現(xiàn)象。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的邁克爾遜干涉實(shí)驗(yàn)光源集成裝置，其特征在于利用He-Ne激光光源的優(yōu)點(diǎn)，即將它作為邁克爾遜干涉儀的校正光源，又將它作為產(chǎn)生非定域干涉的光源。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的邁克爾遜干涉實(shí)驗(yàn)光源集成裝置，其特征在于它將產(chǎn)生非定域干涉的點(diǎn)光源和產(chǎn)生定域干涉的擴(kuò)展光源巧妙地集成；利用該光源裝置，可以減少一些不必要的重復(fù)性工作，從而快速方便地調(diào)試出各種干涉現(xiàn)象，這使學(xué)生能在有限學(xué)時(shí)內(nèi)調(diào)試出以往需要更多學(xué)時(shí)才能完成的實(shí)驗(yàn)效果，從而充分發(fā)揮了邁克爾遜干涉儀在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中的教學(xué)效果。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的邁克爾遜干涉實(shí)驗(yàn)光源集成裝置，其特征在于該裝置造價(jià)低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，小型化，使用方便，光路直觀，可替代傳統(tǒng)的邁克爾遜干涉儀光源。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的邁克爾遜干涉實(shí)驗(yàn)光源集成裝置，其特征在于該裝置具有可拓展性，完全可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)的要求在該光源裝置中插入其他光學(xué)器件，因此，該裝置具有較好的實(shí)用性，可以在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行推廣。
【專(zhuān)利摘要】邁克爾遜實(shí)驗(yàn)光源集成裝置是一個(gè)將點(diǎn)光源和擴(kuò)展光源集成在一起的裝置。通過(guò)該光源裝置，不僅可以快速的校正好邁克爾遜干涉儀，而且通過(guò)簡(jiǎn)單切換該裝置集成板上的導(dǎo)軌，就能調(diào)試出非定域干涉和定域干涉現(xiàn)象，以及觀察到各種干涉圖樣。這便于學(xué)生更好地理解和掌握邁克爾遜干涉儀產(chǎn)生的各種干涉現(xiàn)象的原理及相應(yīng)干涉圖樣的各種變化。此外，該實(shí)驗(yàn)裝置造價(jià)低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，使用方便，光路直觀，還具有可拓展性，完全可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)的要求在該光源裝置中插入其他光學(xué)器件。因此，該裝置具有較好的實(shí)用性，可以在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行推廣。
【IPC分類(lèi)】G09B23/22
【公開(kāi)號(hào)】CN105355124
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510789567
【發(fā)明人】李躍勛, 李燕青, 谷建明, 劉涵哲
【申請(qǐng)人】云南民族大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年2月24日
【申請(qǐng)日】2015年11月17日