用迈克尔逊干涉原理测量空气折射率

用迈克尔逊干涉原理测量空气折射率
用迈克尔逊干涉原理测量空气折射率

用迈克尔逊干涉原理测量空气折射率

摘 要:空气的折射率与真空的折射率(等于1)非常接近。用一般的方法很难测出其差值

一确定空气的折射率。但用光的干涉法即可以精确地测出来。比如用迈克尔逊干涉仪对折射率的变化的敏感性,可以准确地测出空气的折射率。

关键词:研究型物理实验;迈克耳逊干涉仪;空气折射率;

一、原理

迈克尔逊干涉仪的原理见上图。光源S 发出的光束射到分光板1G 上,1G 的后面镀有半透膜,光束在半透膜上反射和透射,被分成光强接近相等、并相互垂直的两束光。这两束光分别射向两平面镜1M 和2M ,经它们反射后又汇聚于分光板1G ,再射到光屏E 处,从而得到清晰的干涉条纹。平面镜1M 可在光线1的方向上平行移动。补偿板2G 的材料和厚度与1G 相同,也平行于1G ,起着补偿光线2的光程的作用。如果没有2G ,则光线1会三次经过玻璃板,而光线2只能一次经过玻璃板。2G 的存在使得光线1、2由于经过玻璃板而导致的光程相等,从而使光线1、2的光程差只由其它几何路程决定。由于本实验采用相干性很好的激光,故补偿板2G 并不重要。但如果使用的是单色性不好、相干性较差的光,如纳光灯或汞灯,甚至白炽灯,2G 就成为必需了。这是因为波长不同的光折射率不同,由 分光板1G 的厚度所导致的光程就会各不一样。补偿板2G 能同时满足这些不同波长的光所需的不同光程补偿于是反射光束1与透射光束2在空间相遇,发生干涉。

当光束垂直入射至M1,M2镜时,两光束的光程差δ=2(n 1L 1-n 2L 2) (1) 式中n 1和n 2分别是路程L 1,L 2上介质的折射率。

设单色光在真空中的波长为λ,当δ=k λ,k=0,1,2,3,…

时干涉加强相应的接收屏中心的光强为极大。由式(1-1)知,两束相干光的光程差不但与几何路程有关,还与路程上介质的折射率有关。

计算公式 n=1+(N λ/2L)*(P amb /ΔP )其中已知条件L=80mm ,P amb =101325Pa , λ=632.8nm 由公式可知只要N ,ΔP 知道就能求出折射率n .

当ΔP 改变时,光程相应的改变,并引起干涉圆环“涌出”或“缩进”N 条.

二、测量P与N

1.在光学平台上按设计实验装置示意图摆好光路。打开激光光源,调节光路,要求在观察屏上看到光点最亮。

2.测量:

(1)手握气压计的橡胶球,使气压达到某一值记入此时的读数ΔP,并开始数观察屏上圆环“涌出”或“缩进”条的条数,直到气压为0时,记录条数N。(注意阀

门不要拧的太紧,也不要拧的太松。不利于数圈数N.)

(2)重复25次(1)的步骤测量相应的数值,记录在下表中

三、数据处理与分析

1、数据处理

根据公式n=1+(Nλ/2L)*(P amb/ΔP)得:

n1=1+(27.5*632.8nm/2*80mm)*(101325/34*1000)=1.000328843

n2=1+(26.9*632.8nm/2*80mm)*(101325/32*1000)=1.000336872

n3=1+(23.1*632.8nm/2*80mm)*(101325/27*1000)=1.000342856

n4=1+(22.6*632.8nm/2*80mm)*(101325/26*1000)=1.000342171

n5=1+(21.8*632.8nm/2*80mm)*(101325/25*1000)=1.000349446

n6=1+(18.8*632.8nm/2*80mm)*(101325/21*1000)=1.000358758

n7=1+(18.5*632.8nm/2*80mm)*(101325/20*1000)=1.000370685

n8=1+(17.7*632.8nm/2*80mm)*(101325/19*1000)=1.000373321

n9=1+(13.6*632.8nm/2*80mm)*(101325/13*1000)=1.000419236

n10=1+(8.8*632.8nm/2*80mm)*(101325/8*1000)=1.000440814

n=(1.000328843+1.000336872+1.000342856+1.000342171+1.000349446

+1.000358758+1.000370685+1.000373321+1.000419236+1.000440814)/10

=1.0003663

不确定度的计算:

?=

n

=0.0000368

结果:n=1.0003663±0.0000368

误差:0

n n E n -=

=0.0074% 该实验误差较小,所以该实验比较成功。

2、数据分析

从上面可得出10组P (kpa )与n 的关系式,分别为(34,1.000328843)、(32,1.000336872)、(27,1.000342856)、(26,1.000342171)、(25,1. 000349446)、(21,1. 000358758)、(20,1.000370685)、(19,1.000373321)、(13,1.000419236)、(8,1.000440814)

压强与折射率的关系

如上图所示,我们可以看出空气的折射率随着压强的增大而减小,恰成公式

n=1+(Nλ/2L)*(P amb/ΔP)的线性变化。

四、误差分析

有上图知道,该实验存在一定的误差。

人为误差:

1:在试验时,由于读取环数有一定的误差。

2:在读取压强时,存在误差。

3:在充气过程中,不能一次性按到所需压强,要较多次才行,这样就容易产生误差。

4:放气时的速度也会影响误差

仪器误差:1:迈克尔逊干涉仪精度不够高,造成误差。

外界误差:1温度可能影响结果

2大气压强可能并不在标准大气压下

3湿度影响

五、实验小结

通过这次实验,我学会如何使用和调节迈克尔逊干涉仪。知道了空气折射率的正确测法以及如何减小人为误差。在这次测得的数据中,显然可以知道折射率受压强的影响,并且呈一定的正向关系。不过在做实验时注意以下几项要求:1:读取压强时,读里面的刻度,且要在指针不再变化的前提下读取。2:读取环数时,要注意其变化,不得分心。3:放气速度要缓慢,不能一下快,一下慢。

参考文献:

[1] 竺江峰,芦立娟,鲁晓东.<大学物理实验>,北京:中国科学技术出版社,2005

[2] 杨俊才,物理光学,长沙:国防科技大学,1994

[3] 梁铨廷,物理光学,北京:机械工业出版社,1980

[4] 程守洙,江之永.普通物理学〔M〕.北京:高等教育出版社,1998

[5] 马葭,大学物理选题实验50例,上海:华东师范大学出版社,1992

[6] 杨述武.普通物理实验(光学部分)[M].北京: 高等教育出版社,2000

[7] 沈元华,陆申龙.基础物理实验[M]. 北京: 高等教育出版社,2003

大学物理实验报告系列之空气折射率的测定

【实验名称】 空气折射率的测定 【实验目的】 1、了解空气折射率与压强的关系; 2、进一步熟悉迈克尔逊干涉仪的使用规范; 【实验仪器】 迈克尔逊干涉仪(动镜:100mm ;定镜:加长);压力测定仪;空气室(L=95mm );气囊(1个);橡胶管(导气管2根) 【实验原理】 1、等倾(薄膜)干涉 根据实验7“迈克尔逊干涉仪调节和使用”可知,(如图1所示)两束光到达O 点形成的光程差δ为: δ=2L 2 -2L 1 =2(L 2 -L 1 ) 若在L2臂上加一个为L 的气室,如图2所示,则光程差为: δ=2(L 2 -L )+2n L -2L 1 δ=2(L 2 -L 1 )+2(n-1)L (2) 保持空间距离L 2 、L 1 、L 不变,折射率n 变化时,则δ 随之变化,即条纹级别也随之变 化。(根据光的干涉明暗条纹形成条件,当光程差δ=kλ时为明纹。)以明纹为例有 δ1 =2(L 2 -L 1 )+2(n 1 -1)L =k 1 λ δ2 =2(L 2 -L 1 )+2(n 2 -1)L =k 2 λ 令:Δn =n 2-n 1,m =(k 2-k 1),将上两式相减得折射率变化与条纹数目变化关系式。 2ΔnL=mλ (3) 2、折射率与压强的关系 若气室内压强由大气压p b 变到0时,折射率由n 变化到1,屏上某点(观察屏的中心O 点)条纹变化数为m b ,即 n-1=m b λ/2L (4) 通常在温度处于15℃~30℃范围内,空气折射率可用下式求得: 设从压强p b 变成真空时,条纹变化数为m b ;从压强p 1变成真空时,条纹变化数为m 1;从压强p 2变成真空时,条纹变化数为m 2;则有 根据等比性质,整理得 将(4)、(5)整理得 式中p b 为标况下大气压强,将p 2→p 1时,压强变化记为Δp (=p 1-p 2),条纹变化记为m (=m 1-m 2),则有 3、测量公式

迈克尔逊干涉仪实验报告87789

迈克耳逊干涉仪 一.实验目的 1.了解迈克尔逊干涉仪的结构和原理,掌握调节方法; 2.用迈克尔逊干涉仪测量钠光波长和精细结构。 二.实验仪器 迈克尔逊干涉仪、钠光灯、透镜等。 三.实验原理 迈克耳孙干涉仪原理如图所示。两平面反射镜M1、M2、光源 S和观察点E (或接收屏)四者北东西南各据一方。M1、M2相互垂直,M2是固定的,M1可沿导轨做精密移动。G1和G2是两块材料相同薄厚均匀相等的平行玻璃片。G1的一个表面上镀有半透明的薄银层或铝层,形成半反半透膜,可使入射光分成强度基本相等的两束光,称G1为分光板。G2与G1平行,以保证两束光在玻璃中所走的光程完全相等且与入射光的波长无关,保证仪器能够观察单、复色光的干涉。可见G2作为补偿光程用,故称之为补偿板。G1、G2与平面镜M1、M2倾斜成45°角。

如上图所示一束光入射到G1上,被G1分为反射光和透射光,这两束光分别经M1和M2反射后又沿原路返回,在分化板后表面分别被透射和反射,于E处相遇后成为相干光,可以产生干涉现象。图中M′2是平面镜M2由半反膜形成的虚像。观察者从E处去看,经M2反射的光好像是从M′2来的。因此干涉仪所产生的干涉和由平面M1与M′2之间的空气薄膜所产生的干涉是完全一样的,在讨论干涉条纹的形成时,只需考察M1和M2两个面所形成的空气薄膜即可。两面相互平行可到面光源在无穷远处产生的等倾干涉,两面有小的夹角可得到面光源在空气膜近处形成的等厚干涉。若光源是点光源,则上述两种情况均可在空间形成非定域干涉。设M1和M′2之间的距离为d,则它们所形成的空气薄膜造成的相干光的光程差近似用下式表示 若M1与M′2平行,则各处d相同,可得等倾干涉。系统具有轴对称不变性,故屏E上的干涉条纹应为一组同心圆环,圆心处对应的光程差最大且等于2d,d 越大圆环越密。反之中心圆斑变大圆环变疏。若d增加则中心“冒出”一个条纹,反之d减小则中心“缩进”一个条纹。故干涉条纹在中心处“冒出”或“缩进”的个数N与d的变化量△d之间有下列关系 根据该关系式就可测量光波波长λ或长度△d。 钠黄双线的精细结构测量原理简介: 干涉条纹可见度定义为:当,时V=1, 此时干涉条纹最清晰,可见度最大;时V=0,可见度最小。 从一视见度最低的位置开始算起,测量一次视见度最低处的位置,者其间的光程差 为,且由关系算出谱线的精细结构。 四.实验结果计与分析 次数初读数 d1(mm) 末读数 d2(mm) △ d=|d1-d2| (mm) (nm)(nm ) 137.7247937.754420.02963592.6592.6

4.2雷达干涉测量原理与应用_图文.

4 雷达干涉测量原理与应用 ? INSAR基本原理 相位关系+空间关系 ? 雷达波的相位信息的准确提取是决定干涉测量精度的主要因素? 数据处理流程 INSAR 影像对输入基线估算 去除平地效应高程计算影像配准 干涉成像噪声滤除 相位解缠 ???INSAR数据处理的特点 ? 复数据处理 海量数据 干涉图与一般景物影像不同 处理流程与一般遥感影像处理不同 INSAR数据处理的要求 ? 自动化 ? 高精度 ? 海量数据处理 INSAR数据处理的关键

? 相位信息 ? 空间参数 主要内容 §4.1 雷达干涉测量概述 §4.2 复数影像配准 §4.3 干涉图生成与相位噪声滤波§4.4 相位解缠 §4.5 InSAR发展与应用 4.2 复数影像配准 本节要点 本节系统地论述INSAR复数影像精确配准的重要性,研究配准精度对于干涉图质量的影响,对INSAR数据配准方法发展的现状进行评述,分析存在的问题;然后详细论述从粗到细的影像匹配策略和实施方案,以及最小二乘匹配方法在INSAR数据配准中的应用等。 主要内容 1 影像配准的基本原理 2 干涉图质量评估与配准精度 3 INSAR复数影像配准方法概述 4 幅度影像的从粗到细匹配策略 5 幅度影像相关系数用于精确匹配 6 相干性测度用于精确配准

影像配准的基本原理 配准问题的提出 ? 在遥感影像的集成应用中,包括数据融合、变化检测和重复轨道干涉成像等,均首先需要解决来自不同传感器或者不同时相的影像高精度快速配准的问题 ? 在多源数据综合处理的过程中,影像配准往往是一个瓶颈,制约整个数据处理自动化的实现 ? 由重复轨道获得的两幅复数SAR影像,欲得到准确的干涉相位,必须精确地配准。理论上,配准精度需要达到子像素级(1/10像素 INSAR数据配准问题的困难 ? INSAR影像对是单视数的复数影像,也就是未经任何辐射分辨率改善措施的影像,纹理模糊,还有斑点噪声的影响,要达到这样的要求并非易事 ? 单视数复数影像的高精度自动配准,无法用人工方法配准 ? 自动配准比光学影像之间的配准要困难得多,其配准的实施流程比较复杂 影像配准的一般步骤

GPS测量基本原理

1> 概述 测量学中有测距交会确定点位的方法。与其相似,无线电导航定位系统、卫星激光测距定位系统,其定位原理也是利用测距交会的原理定位。 就无线电导航定位来说,设想在地面上有三个无线电发射台,其坐标为已知,用户接收机在某一时刻采用无线电测距的方法分别测得了接收机至三个发射台的距离d1,d2,d3。只需以三个发射台为球心,以d1,d2,d3为半径作出三个定位球面,即可交会出用户接收机的空间位置。如果只有两个无线电发射台的话,则可根据用户接收机的概略位置交会出接收机的平面位置。这种无线电导航定位系统是迄今为止仍在使用的飞机船舶的的中导航定位方法。 近代卫星大地测量中的卫星激光测距定位也是应用了测距交会定位的原理和方法。虽然用于测距的卫星(表面安装有激光反射镜)是在不停的运动中,但总可以利用固定于地面上三个已知点上的卫星激光测距仪同时测定某一时刻至卫星的距离d1,d2,d3,应用测距交会的原理便可确定该时刻卫星的空间位置。如此,可以确定三可以上卫星的空间位置。如果第四个地面点上(坐标未知)也有一台卫星测距仪同时参与了测定改点到三颗卫星的空间距离,则利用所测定的三个空间距离可交会出该地面点的空间位置。 将无线电信号发射台从地面搬到卫星上,组成一颗卫星导航定位系统,应用无线电测距交会的原理,便可利用三个以上地面已知点(控制站)交会处卫星的位置,反之利用三颗以上的卫星的已知空间位置又可交会出地面未知点(用户接收机)的位置。这便是GPS卫星定位的基本原理。 GPS卫星发射测距信号和导航电文,导航电文中含有卫星的位置信息。用户用GPS接收机在某一时刻同时接收三个以上的GPS卫星信号,测量出测站点(接收机天线中心)P至三颗以上GPS卫星的距离并解算出该时刻GPS卫星的空间位置坐标,据此利用距离交会法解算出测站P的位置坐标,如下图所示,设在时刻t i在在测站P用GPS接收机同时测出P点至三颗GPS卫星的距离ρ1,ρ2,ρ3,通过GPS电文解释出该时刻三颗GPS卫星的三维坐标分别为(Xi,Yi,Zi),j=1,2,3。用距离交会的方法求解出P点的三维坐标(X,Y,Z)的观测方程为

迈克尔逊干涉仪测量空气折射率

空气折射率的测量 学习要点和重点: 1、迈克尔逊干涉仪原理, 2、利用迈克尔逊干涉原理测量气体折射率的方法。 学习难点: 1、 光路的调整, 2、 干涉条纹变化数目的读取。 迈克尔逊干涉仪中的两束相干光各有一段光路在空间上是分开的,在其中一支光路上放进被研究对象不会影响另一支光路。本实验利用迈克尔逊原理测量空气折射率。 一、 实验目的与要求 1、 学习一种测量气体折射率的方法; 2、 进一步了解光的干涉现象及其形成条件; 3、 学习调整光路的方法。 二、 实验仪器 He-Ne 激光器、反射镜2个、分束镜、扩束镜、气室、打气球、气压表、毛玻璃等。 三、 实验原理 迈克尔逊干涉仪光路示意图如图1所示。其中,G 为平板玻璃,称为分束镜,它的一个表面镀有半反射金属膜,使光在金属膜处的反射光束与透射光束的光强基本相等。 M 1、M 2为互相垂直的平面反射镜,M 1、M 2镜面与分束镜G 均成450角;M 1可以移动,M 2固定。2M '表示M 2对G 金属膜的虚像。 从光源S 发出的一束光,在分束镜G 的半反射面上被分成反射光束1和透射光束2。光束1从G 反射出后投向M 1镜,反射回来再穿过G ;光束2投向M 2镜,经M 2镜反射回来再通过G 膜面上反射。于是,反射光束1与透射光束2在空间相遇,发生干涉。 由图1可知,迈克尔逊干涉仪中,当光束垂直入射至M 1、M 2镜时,两束光的光程差δ为 M 2M 图1 迈克尔逊干涉仪光路示意图

)(22211L n L n -=δ (1) 式中,1n 和2n 分别是路程1L 、2L 上介质的折射率。 设单色光在真空中的波长为λ,当 ,3 ,2 ,1 ,0 ,==K K λδ (2) 时干涉相长,相应地在接收屏中心的总光强为极大。由式(1)知,两束相干光的光程差不但与几何路程有关,还与路程上介质的折射率有关。 当1L 支路上介质折射率改变1n ?时,因光程的相应改变而引起的干涉条纹的变化数为N 。由(1)式和(2)式可知 1 12L N n λ = ? (3) 例如:取nm 0.633=λ和mm L 1001=,若条纹变化10=N ,则可以测得0003.0=?n 。可见,测出接收屏上某一处干涉条纹的变化数N ,就能测出光路中折射率的微小变化。 正常状态(Pa P C t 501001325.1,15?==)下,空气对在真空中波长为nm 0.633的光的折射率 00027652.1=n ,它与真空折射率之差为410765.2)1(-?=-n 。用一般方法不易测出这个折射率差, 而用干涉法能很方便地测量,且准确度高。 四、 实验内容及步骤 (一)实验装置 实验装置如图2所示。用He-Ne 激光作光源(He-Ne 激光的真空波长为nm 0.633=λ),并附加小孔光栏H 及扩束镜T 。扩束镜T 可以使激光束扩束。小孔光栏H 是为调节光束使之垂直入射在M 1、M 2镜上时用的。另外,为了测量空气折射率,在一支光路中加入一个玻璃气室,其长度为L 。气压表用来测量气室内气压。在O 处用毛玻璃作接收屏,在它上面可看到干涉条纹。 (二)测量方法 图2 测量空气折射率实验装置示意图 气压表

迈克尔逊干涉实验报告

φ M 1 d L 2d S 1’ S 2’ G S M 1’ M 2 迈克尔逊干涉实验 39042122 吴淼 摘要:迈克尔逊干涉仪是一个经典迈克尔逊和莫雷设计制造出来的精密光学仪器,在近代物理和近代计量技术中都有着重要的应用。通过迈克尔逊干涉的实验,我们可以熟悉迈克尔逊干涉仪的结构并掌握其调整方法,认识电光源非定域干涉条纹的形成与特点,部分从并利用干涉条纹的变化测定光源的波长。 实验原理: (1)迈克尔逊干涉仪的光路 迈克尔逊干涉仪的光路图如图(一)所示。从光源S 发出的一束光 摄在分束板G1上,将光束分为两部分:一部分从G1半反射膜处反射,射向平面镜M2;另一部分从G1透射,射向平面镜M1。因G1和全反射平面镜M1、M2均成45°角,所以两束光均垂直射到M1、M2上。从M2反射回来的光,透过半反射膜;从M2反射回来的光,为半反射膜反射。二者汇集成一束光,在E 处即可观察到干涉条纹。光路中另一平行平板G2与G1平行,其材料厚度与G1完全相同,以补偿两束光的光程差,称为补偿板。在光路中,M1’是M1被G1半反射膜反射所形成的虚像,两束相干光相当于从M1’和M2反射而来,迈克尔逊干涉仪产生的干涉条纹如同M2和M1’之间的空气膜所产生的干涉条纹一样。 (2)单色电光源的非定域干涉条纹 M2平行M1’且相距为d , S 发出的光对M2来说,如S’发出的光,而对于E 处的观察者来说,S’如位于S2’一样。又由于半反 射膜G 的作用,M1如同处于S1’的位 图(一) 迈克尔孙干涉仪光路

置,所以E 处观察到的干涉条纹,犹如S1’、S2’发出的球面波,它们在空间处处相干,把观察屏放在E 空间不同位置,都可以看到干涉花纹,因此 这一干涉为非定域干涉。 如果把观察屏放在垂直于S1’、S2’的位置上,则可以看到一组同心圆,而圆心就是S1’,、S2’的连线与屏的交点E 。设E 处 (ES2’=L )的观察屏上,离中心E 点远处某一点P ,EP 的距离为R ,则两束光的光程差为 2222)2(R L R d L L +-++=? L>>d 时,展开上式并略去d 2/L 2,则有 ?cos 2/222d R L Ld L =+=? 式中φ是圆形干涉条纹的倾角。所以亮纹条件为 2dcos φ=k λ (k=0,1,2,…) ① 由此式可知,当k 、φ一定时,如果d 逐渐减小,则cos φ将增大,即φ角逐渐减小。也就是说,同一k 级条纹,当d 减小时,该圆环半径减小,看到的现象是干涉圆环内缩;如果d 逐渐增大,同理看到的现象是干涉条纹外扩。对于中央条纹,若内缩或外扩N 次,则光程差变化为2Δd=Nλ.式中,Δd 为d 的变化量,所以有 λ=2Δd/N ② 通过此式则能有变化的条纹数目求出光源的波长。 实验仪器: 迈克尔逊干涉仪、氦氖激光器、小孔、扩束镜、毛玻璃。

空气折射率的测定

空气折射率的测定 〖摘要〗本实验利用分立光学原件在光学平台上搭制迈克尔孙干涉仪和夫琅禾费双缝干涉装置来测定空气的折射率。 〖关键词〗空气折射率;迈克尔孙干涉;夫琅禾费双缝干涉 1引言 介质的折射率是表征介质光学特性的物理量之一,气体折射率与温度和压强有关,。气折射率对各种波长的光都非常接近于1,然而在很多科学研究领域中,仅把空气折射率近似为1远远满足不了科研的要求,所以研究空气折射率的精确测量方法是很必要的。本实验将用迈克耳孙干涉仪(分振幅法)和夫琅禾费双缝干涉(分波前法)2种方法对空气折射率进行测量(参考值为1.000296)。【1】 2 实验原理 ⑴迈克尔逊干涉仪的原理见图1。其中G为平板玻璃,称为分束镜。它的一个表面镀有半反射金属膜,使光在金属膜处的反射光束与透射光束的光强基本相等。M1、M2M1、M2镜面与分束镜G均成45°角,M1可以 移动,M2固定。 2 M表示M2对G金属膜的虚像。 从光源S发出的一束光,在分束镜G的半反射面上被分成反射光束1和透射光束2。光束1从G反射出后投向M1镜,反射回来再穿过G。光束2投向M2镜,经M2镜反射回来再通过G膜面上反射。于是,反射光束1与透射光束2 发生干涉。

量n 与气压的变化量p ?成正比: 1n n p p -?==?常数 所以: 1n n p p ?=+ ? 又可得: 12N P n L p λ=+ ? 上式给出了气压为p 时的空气折射率n 。 1p 变化 到2p 时的条纹变化数n 即可计算压强为p 的空气折射率n 气室内压强不必从0开始。 (2) 用夫琅和费双缝干涉装置测定空气折射率 并分别通过两气室A 、B L2、L3后在屏上形成干涉条纹。当B 室相对于A 室 气压变化ΔP ΔN n 001p T n n p T l λ ?=+ ?

迈克尔逊干涉仪实验报告精品

1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 实验目的: 1) 学会使用迈克尔逊干涉仪 2) 观察等倾、等厚和非定域干涉现象 3) 测量氦氖激光的波长和钠光双线的波长差。 实验仪器: 氦氖激光光源、钠光灯、迈克尔逊干涉仪、毛玻璃屏实验原理: 1:迈克尔逊干涉仪的原理: 迈克尔逊干涉仪的光路图如图所示,光源 S 出 发的光经过称 45。 放置的背面镀银的半透玻璃板 P 1 被分成互相垂直的强度几乎相等的两束光, 光 路 1 通过 M 1 镜反射并再次通过 P 1 照射在观察平 面 E 上,光路 2 通过厚度、折射率与 P 1 相同的玻 璃板 P 2 后由 M 2 镜反射再次通过 P 2 并由 P 1 背面的 反射层反射照射在观察平面 E 上。图中平行于 M 的M ' 是M 经 P 反射所成的虚 1 2 2 1 像,即 P 到 M 与 P 到 M ' 的光程距离相等,故从 P 到M 的光路可用 P 到M ' 等 价替代。这样可以认为 M 与 M ' 之间形成了一个空气间隙, 这个空气间隙的厚度 可以通过移动 M 1 完成,空气间隙的夹角可以通过改变 M 1 镜或 M 2 镜的角度实现。 当 M 与M ' 平行时可以在观察平面 E 处观察到等倾干涉现象,当 M 与M ' 有一 1 2 1 2 定的夹角时可以在观察平面 E 处观察到等厚干涉现象。 2:激光器激光波长测量原理: 由等倾干涉条纹的特点,当 θ =0 时的光程差 δ 最大,即圆心所对应的

1 2 1 2 干 涉级别最高。转动手轮移动 M1,当 d 增加时,相当 于增大了和 k 相应的θ 角 ,可以看到圆 环一个个从中心 “冒出” ;若 d 减小时,圆环逐渐 缩小, 最后“淹没”在中心处。 每“冒” 出或“ 缩”进一个干涉环,相应的光程差改变了一个波长, 也就是 M 与 M ’ 之间距离 变化了半个波长。 若将 M 与 M ’ 之间距离改变了 △d 时,观察到 N 个干涉环变化,则 △d=N 由此可测单色光 的波长。 3:钠光双线波长差的测定: 在使用迈克尔逊干涉仪观察低压钠黄灯双线的等倾干涉条纹时,可以看到 随着动镜 M 1 的移动,条纹本身出现了由清晰到模糊再到清晰的周期性变化,即 反衬度从最大到最小再到最大的周期性变化, 利用这一特性, 可测量钠光双线波长差,对于等倾干涉而言,波长差的计算公式为: 实验内容与数据处理: (1) )观察非定域干涉条纹 1) 通过粗调手轮打开激光光源, 调节激光器使其光束大致垂直于平面反光镜 M 2 入射,取掉投影屏 E ,可以看到两排激光点 2) 粗调手轮移动 M 1 镜的位置,使得通过分光板分开的两路光光程大致相等 3) 调节M 1 、M 2 镜后面的两个旋钮, 使两排激光点重合为一排,并使两个最 亮的光点重合在一起。此时再放上投影屏 E ,就可以看到干涉条纹。 4) 仔细调节 M 、 M 镜后面的两个旋钮,使 M 与 M ' 平行,这时在屏上可 以看到同心圆条纹,这些条纹为非定域条纹。 5) 转动微调手轮,观察干涉条纹的形状、疏密及中心“吞” 、“吐”条纹随光程差 改变的变化情况。

迈克尔逊干涉仪测量空气折射率实验报告

测量空气折射率实验报告 一、 实验目的: 1.进一步了解光的干涉现象及其形成条件,掌握迈克耳孙干涉光路的原理和调节方法。 2.利用迈克耳孙干涉光路测量常温下空气的折射率。 二、 实验仪器: 迈克耳孙干涉仪、气室组件、激光器、光阑。 三、 实验原理: 迈克尔逊干涉仪光路示意图如图1所示。其中,G 为平板玻璃,称为分束镜,它的一个表面镀有半反射金属膜,使光在金属膜处的反射光束与透射光束的光强基本相等。 M1、M2为互相垂直的平面反射镜,M1、M2镜面与分束镜G 均成450角; M1可以移动,M2固定。2 M '表示M2对G 金属膜的虚像。 从光源S 发出的一束光,在分束镜G 的半反射面上被分成反射光束1和透射光束2。光束1从G 反射出后投向M1镜,反射回来再穿过G ;光束2投向M2镜,经M2镜反射回来再通过G 膜面上反射。于是,反射光束1与透射光束2在空间相遇,发生干涉。 由图1可知,迈克尔逊干涉仪中,当光束垂直入射至M1、M2镜时,两束光的光程差δ为 )(22211L n L n -=δ (1) 式中,1n 和2n 分别是路程1L 、2L 上介质的折射率。 M 2M 图1 迈克尔逊干涉仪光路示意图

设单色光在真空中的波长为λ,当 ,3 ,2 ,1 ,0 ,==K K λδ (2) 时干涉相长,相应地在接收屏中心的总光强为极大。由式(1)知,两束相 干光的光程差不但与几何路程有关,还与路程上介质的折射率有关。 当1L 支路上介质折射率改变1n ?时,因光程的相应改变而引起的干涉条纹的 变化数为N 。由(1)式和(2)式可知 1 12L N n λ = ? (3) 例如:取nm 0.633=λ和mm L 1001=,若条纹变化10=N ,则可以测得 0003.0=?n 。可见,测出接收屏上某一处干涉条纹的变化数N ,就能测出光路 中折射率的微小变化。 正常状态(Pa P C t 501001325.1,15?==)下,空气对在真空中波长为 nm 0.633的光的折射率00027652.1=n ,它与真空折射率之差为 410765.2)1(-?=-n 。用一般方法不易测出这个折射率差,而用干涉法能很方便地测量,且准确度高。 四、 实验装置: 实验装置如图2所示。用He-Ne 激光作光源(He-Ne 激光的真空波长为 nm 0.633=λ),并附加小孔光栏H 及扩束镜T 。扩束镜T 可以使激光束扩束。小孔光栏H 是为调节光束使之垂直入射在M1、M2镜上时用的。另外,为了测量空气折射率,在一支光路中加入一个玻璃气室,其长度为L 。气压表用来测量气室内气压。在O 处用毛玻璃作接收屏,在它上面可看到干涉条纹。 图2 测量空气折射率实验装置示意图 气压表

迈克尔逊干涉仪实验报告

迈克尔逊和法布里-珀罗干涉仪 摘要:迈克尔逊干涉仪是一种精密光学仪器,在近代物理和近代计量技术中都有着重要的应用。通过迈克尔逊干涉的实验,我们可以熟悉迈克尔逊干涉仪的结构并掌握其调整方法,了解电光源非定域干涉条纹的形成与特点和变化规律,并利用干涉条纹的变化测定光源的波长,测量空气折射率。本实验报告简述了迈克尔逊干涉仪实验原理,阐述了具体实验过程与结果以及实验过程中的心得体会,并尝试对实验过程中遇到的一些问题进行解释。 关键词: 迈克尔逊干涉仪;法布里-珀罗干涉仪;干涉;空气折射率; 一、引言 【实验背景】 迈克尔逊干涉仪是1883年美国物理学家迈克尔逊和莫雷合作,为研究“以太”漂移而设计制造出来的精密光学仪器。它是利用分振幅法产生双光束以实现干涉。通过调整该干涉仪,可以产生等厚干涉条纹,也可以产生等倾干涉条纹,主要用于长度和折射率的测量。法布里-珀罗干涉仪是珀罗于1897年所发明的一种能现多光束干涉的仪器,是长度计量和研究光谱超精细结构的有效工具; 它还是激光共振腔的基本构型,其理论也是研究干涉光片的基础,在光学中一直起着重要的作用。在光谱学中,应用精确的迈克尔逊干涉仪或法布里-珀罗干涉仪,可以准确而详细地测定谱线的波长及其精细结构。 【实验目的】 1.掌握迈克尔逊干涉仪和法布里-珀罗干涉仪的工作原理和调节方法; 2.了解各类型干涉条纹的形成条件、条纹特点和变化规律; 3.测量空气的折射率。 【实验原理】 (一) 迈克尔逊干涉仪 1M 、2M 是一对平面反射镜,1G 、2G 是厚度和折射率都完全相同的一对平行玻璃板,1G 称 为分光板,在其表面 A 镀有半反射半透射膜,2G 称为补偿片,与1G 平行。 当光照到1G 上时,在半透膜上分成两束光,透射光1射到1M ,经1M 反射后,透过2G ,在1G 的半透膜上反射到达E ;反射光2射到2M ,经2M 反射后,透过1G 射向E 。两束光在玻璃中的 光程相等。当观察者从E 处向1G 看去时,除直接看到2M 外还可以看到1M 的像1 M 。于是1、2

pH测量的基本原理

pH测量的基本原理: 用于确定化学反应过程的最熟悉最古老的零电流测量方法恐怕就是PH测量。 什么是pH,对于PH测量应该知道些什么? 一般来讲,pH测量就是用来确定某种溶液的酸碱度。 在水中加入酸,水的酸度便会提高,而PH值降低。在水中加入碱,水的碱度便会提高,而PH值是用来表示酸碱度的单位。 当我们讲牛奶是“凉”的或酸是“弱”的时,并不是确定表示事物的状况,这是因为我们没有说出测量单位和测量值。而当我们讲牛奶的温度是10℃,则是一个确切的概念。同样的当我们讲弱酸的pH值为5.2,这也是一个确切的概念。 世界上有各种各样具有不同酸碱强度的酸和碱。例如:盐酸就是一种很强的酸,而硼酸则很弱(可以用来冲洗眼睛和伤口)。 决定酸的强弱程度,主要看氢离子在溶液中离解的多少。强酸中氢离子离解的很广泛,弱酸中则离解的很少。盐酸之所以成为强酸,是因为氯使氢离子几乎完全离解了出来。硼酸之所以是弱酸,是因为只有很少氢离子离解出来。即使化学纯水也有微量被离解:严格地讲,只有在与水分子水合作以前,氢核不是以自由态存在。 H2O+H2O=H3O-+OH- 由于水合氢离子(H3O)的浓度可与氢离子(H)浓度等同看待,上式可以简化成下述常用的形式: H2O=H++OH- 此处正的氢离子人们在化学中表示为“H+离子”或“氢核”。水合氢核表示为“水合氢离子”。负的氢氧根离子称为“氢氧化物离子”。利用质量作用定律,对于纯水的离解可以找到一平衡常数加以表示: K= H3O+·OH- H2O 由于水只有极少量被离解,因此水的克分子浓度实际上为一常数,并且有平衡常数K可求出水的离子积KW。 KW=K×H2O KW = H3O+·OH-=10-7·10-7=10mol/l(25℃) 也就是说,对于一升纯水在25℃时存在10-7摩尔H3O-离子和10-7摩尔OH-离子。为了免于用此克分子浓度负冥指数进行运算,生物学家泽伦森(Soernsen)在1909年建议将此不便使用的数值用对数代替,并定义为“ pH值”。数学上定义pH值为氢离子浓度的常用对数的负值。即: pH=-logH+ 严格地讲,此公式忽略了氢离子(H+)和氢氧根离子(OH-)的交互作用,因为在离子

迈克尔逊干涉仪(实验报告)

一、实验目的 1、掌握迈克尔逊干涉仪的调节方法并观察各种干涉图样。 2、区别等倾干涉、等厚干涉和非定域干涉,测定 He-Ne 激光波长 二、实验仪器 迈克尔逊干涉仪、 He-Ne 激光器及光源、小孔光阑、扩束镜(短焦距会聚镜)、毛玻璃屏等。 (图一) (图二) 三、实验原理 ①用 He-Ne 激光器做光源,使激光通过扩束镜会聚后发散,此时就得到了一个相关性很好的点光源,射到分光板 P1和 P2上后就将光分成了两束分别射到 M1 和 M2 上,反射后通过 P1 、 P2 就可以得到两束相关光,此时就会产生干涉条纹。 ②产生干涉条纹的条件,如图 2 所示, B 、 C 是两个相干点光源,则到 A 点的光程差δ =AB-AC=BCcosi , 若在 A 点出产生了亮条纹,则δ =2dcosi=k λ (k 为亮条纹的级数 ) ,因为 i 和 k 均为不可测的量,所以取其差值,即λ =2 Δ d/ Δ k。 四、实验步骤 1、打开激光电源,先不要放扩束镜,让激光照到分光镜 P1 上,并调节激光的反射光照射到激光筒上。 2、调节 M2 的位置使屏上两排光中最亮的两个光点重回,并调至其闪烁。 3、将扩束镜放于激光前,调节扩束镜的高度和偏角,使光能照在 P1分光镜上,看显示屏上有没有产生同心圆的干涉条纹图案。没有的话重复 2 、 3 步骤,直到产生同心圆的干涉条纹图案。 4、微调 M2是干涉图案处于显示屏的中间。 5、转动微量读数鼓轮,使 M1 移动,可以看到中心条纹冒出或缩进,若看不到此现象,先转动可度轮,再转动微量读数鼓轮。记下当前位置的读数 d0 ,转动微量读数鼓轮,看到中心条纹冒出或缩进 30 次则记一次数据,共记录 10 次数据即 d0、 d1 (9)

大学物理实验报告系列之空气折射率的测定

【实验名称】空气折射率的测定 【实验目的】 1、了解空气折射率与压强的关系; 2、进一步熟悉迈克尔逊干涉仪的使用规范; 【实验仪器】 迈克尔逊干涉仪(动镜:100mm;定镜:加长);压力测定仪;空气室(L=95mm);气囊(1个);橡胶管(导气管2根) 【实验原理】 1、等倾(薄膜)干涉 根据实验7“迈克尔逊干涉仪调节和使用”可知,(如图1所示)两束光到达O点形成的光程差δ为: δ=2L 2-2L 1 =2(L 2 -L 1 ) 若在L2臂上加一个为L的气室,如图2所示,则光程差为: δ=2(L 2-L)+2n L-2L 1 δ=2(L 2-L 1 )+2(n-1)L (2) 保持空间距离L 2、L 1 、L不变,折射率n变化时,则δ随之变化,即条纹级别也 随之变化。(根据光的干涉明暗条纹形成条件,当光程差δ=kλ时为明纹。)以明纹为例有 δ 1 =2(L 2 -L 1 )+2(n 1 -1)L=k 1 λ δ 2 =2(L 2 -L 1 )+2(n 2 -1)L=k 2 λ 令:Δn=n 2 -n 1 ,m=(k 2 -k 1 ),将上两式相减得折射率变化与条纹数目变化关系式。 2ΔnL=mλ (3) 2、折射率与压强的关系 若气室内压强由大气压p b 变到0时,折射率由n变化到1,屏上某点(观察屏的中 心O点)条纹变化数为m b ,即 n-1=m b λ/2L (4)通常在温度处于15℃~30℃范围内,空气折射率可用下式求得: 设从压强p b 变成真空时,条纹变化数为m b ;从压强p 1 变成真空时,条纹变化数为m 1 ; 从压强p 2 变成真空时,条纹变化数为m 2 ;则有 根据等比性质,整理得

“迈克尔逊干涉仪”实验报告

“迈克尔逊干涉仪”实验报告 【引言】 迈克尔逊干涉仪是美国物理学家迈克尔逊(A.A.Michelson)发明的。1887年迈克尔逊和莫雷(Morley)否定了“以太”的存在,为爱因斯坦的狭义相对论提供了实验依据。迈克尔逊用镉红光波长作为干涉仪光源来测量标准米尺的长度,建立了以光波长为基准的绝对长度标准,即1m=1 553 164.13个镉红线的波长。在光谱学方面,迈克尔逊发现了氢光谱的精细结构以及水银和铊光谱的超精细结构,这一发现在现代原子理论中起了重大作用。迈克尔逊还用该干涉仪测量出太阳系以外星球的大小。 因创造精密的光学仪器,和用以进行光谱学和度量学的研究,并精密测出光速,迈克尔逊于1907年获得了诺贝尔物理学奖。 【实验目的】 (1)了解迈克尔逊干涉仪的原理和调整方法。 (2)测量光波的波长和钠双线波长差。 【实验仪器】 迈克尔逊干涉仪、He-Ne激光器、钠光灯、扩束镜 【实验原理】 1.迈克尔逊干涉仪结构原理 图1是迈克尔逊干涉仪光路图,点光源 S发出的光射在分光镜G1,G1右表面镀有半 透半反射膜,使入射光分成强度相等的两束。 反射光和透射光分别垂直入射到全反射镜M1 和M2,它们经反射后再回到G1的半透半反射 膜处,再分别经过透射和反射后,来到观察区 域E。如到达E处的两束光满足相干条件,可 发生干涉现象。 G2为补偿扳,它与G1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,波阵面不会发生横向平移。 M1为可动全反射镜,背部有三个粗调螺丝。 M2为固定全反射镜,背部有三个粗调螺丝,侧面和下面有两个微调螺丝。 2.可动全反镜移动及读数 可动全反镜在导轨上可由粗动手轮和微动手轮的转动而前后移动。可动全反镜位置的读数为: ××.□□△△△ (mm) (1)××在mm刻度尺上读出。

利用光的干涉原理测量发丝直径

利用光的干涉原理测量发丝直径 XXX (XXXX 大学 XXXX 学院 XXXX 班) 摘 要:利用等厚干涉可以测量微小角度、很微小长度、微小直径及检测一些光学元件的球 面度、平整度、光洁度等。本实验就是利用空气劈尖测量头发丝的直径。 关键词:等厚干涉;测量;头发丝;直径 中图分类号:O436.1 0 引言 干涉和衍射是光的波动性的具体表现。利用等厚干涉,由同一光源发出的光,分别经过 其装置所形成的空气薄膜上、下表面反射后,在上表面相遇产生的干涉。等厚干涉是光的干 涉中的重要物理实验。本实验利用劈尖干涉法测定细丝直径是等厚干涉的具体应用。光的干 涉是两束光(频率相同、振动方向相同、相位差恒定)相互叠加时所产生的光强按空间周期 性重新分布的一种光学现象。光的等厚干涉是采用分振幅法产生的干涉,劈尖即是利用光的 等厚干涉测量微小长度。 1 实验原理: 将两块光学平板玻璃叠放在一起,在一端插入头发丝,则在两玻璃板间形成了空气劈尖, 如图1所示: 当一平行单色光垂直入射时,将会产生干涉现象,产生的干涉条纹是一系列的平行的、 间隔相同的、明暗相间的条纹,如图2所示: 设入射光波长为λ,两束光的光程差为 2 2λ+=?e ,形成暗条纹的条件为 图1 劈尖 图2 干涉条纹

???=+=+=?,3,2,1,0,2)12(22k k e λ λ 当k=0时,对应?=0处为暗纹,第k 级暗纹处空气薄膜厚度为 ???==?,3,2,1,0,2k k λ 设从薄片左边至劈尖棱边的距离为L ,L 与左端之内的暗纹数为N ,可得薄片的厚度为 2d λ N = 设每相邻两条暗纹间长度为l ?,每△N 条暗纹测长度为L i ,△N ’=40 则 N')/L (/d 4 n 1i i 4i ?-=∑==+L L ) 2 实验仪器: 实验仪器名称 仪器的量程 仪器的精度 其他参数 读数显微镜 50mm 0.01mm 钠光灯 λ=589.3nm 劈尖 头发丝 刻度尺 200mm 1.0mm 3 实验步骤: 1制作劈尖,将细丝夹在距劈尖一端的3-5mm 处,将此端夹紧,将细丝拉直与劈尖边缘平行, 再将劈尖另一端适度夹紧。 2连通电源,打开钠光灯 3调节读数显微镜: (1)把劈尖置于载物台,物镜正下方,用压片压住;旋松手轮把显微镜放于适中位置(当 置物镜最下位置时不与劈尖相碰)。 (2)调节半反镜使之呈45度角,使读数显微镜的目镜中看到均匀明亮的黄色光场。 (3)调节读数显微镜的目镜直到清楚地看到叉丝,且分别与X,Y 轴大致平行,然后将目镜 固定紧。调节显微镜的镜筒使其下降(注意:应从显微镜外面看,而不是从目镜中看)。靠

[实验报告]两种光路测空气折射率

两种光路测空气折射率 摘要:折射率是表征介质光学特性的物理量之一。空气折射率会随空气状态而改变,在许多研究领域有重要的参考价值。本实验使用迈克耳孙干涉仪和夫琅禾费双缝干涉,通过改变气压室气压,使空气折射率发生改变,来观察干涉条纹的移动。根据折射率与压强关系,得出空气折射率。 关键词:空气折射率测量;迈克耳孙干涉仪;夫琅禾费双缝干涉;气压; Study on two measurement methods of air refractive index Abstract:Refractive index is one of the physical quantities that can characterize optical properties of medium.The refractive index of air will change with the state of air,which many research fields can make great reference to.In this experiment, we use Michelson interferometer and Fraunhofer interferometer to detect the air refractive index. We change the air refractive index by adjust the pressure of air in air room, and observe the move of stripes. Then use relationships between refractive index and pressure to work out the air refractive index. Key words:measurement of air refractive index;Michelson interferometer;Fraunhofer interferometer ;atmospheric pressure; 一、引言 介质的折射率是表征介质光学特性的物理量之一,气体折射率与温度和压强有关,。气折射率对各 种波长的光都非常接近于1,然而在很多科学研究领域中,仅把空气折射率近似为1远远满足不了科研的要求,所以研究空气折射率的精确测量方法是很必要的。本文将用迈克耳孙干涉仪和夫琅禾费双缝干涉2种方法对空气折射率进行测量。 二、实验原理 1. 迈克耳孙干涉仪测空气折射率 实验光路如图一所示,其中,G为平板玻璃,称为分束镜, 它的一个表面镀有半反射金属膜,使光在金属膜处的反射 光束与透射光束的光强基本相等。M 1、M 2 为互相垂直的平 面反射镜,M 1、M 2 镜面与分束镜G均成450角; M 2 ’表示M 2 对G 金属膜的虚像。从光源S发出的一束光,在分束镜G的半反射面上被分成反射光束1和透射光束2。光束1从G反射出后 投向M 1镜,反射回来再穿过G;光束2投向M 2 镜,经M 2 镜反射 回来再通过G膜面上反射。于是,反射光束1与透射光束2在空间相遇,发生干涉。 在一定温度(15~30),气压不太大时, 气体折射率变 M 2 M O 图1 迈克尔逊干涉仪光路示意图

迈克尔逊干涉仪实验报告

迈克尔逊干涉仪实验报 告 文件排版存档编号:[UYTR-OUPT28-KBNTL98-UYNN208]

迈克耳逊干涉仪 一. 实验目的 1.了解迈克尔逊干涉仪的结构和原理,掌握调节方法; 2.用迈克尔逊干涉仪测量钠光波长和精细结构。 二. 实验仪器 迈克尔逊干涉仪、钠光灯、透镜等。 三. 实验原理 迈克耳孙干涉仪原理如图所示。两平面反射镜M1、M2、光源 S和观察点E (或接收屏)四者北东西南各据一方。M1、M2相互垂直,M2是固定的,M1可沿导轨做精密移动。G1和G2是两块材料相同薄厚均匀相等的平行玻璃片。G1的一个表面上镀有半透明的薄银层或铝层,形成半反半透膜,可使入射光分成强度基本相等的两束光,称G1为分光板。G2与G1平行,以保证两束光在玻璃中所走的光程完全相等且与入射光的波长无关,保证仪器能够观察单、复色光的干涉。可见G2作为补偿光程用,故称之为补偿板。G1、G2与平面镜M1、M2倾斜成45°角。 如上图所示一束光入射到G1上,被G1分为反射光和透射光,这两束光分别经M1和M2反射后又沿原路返回,在分化板后表面分别被透射和反射,于E处相遇后成为相干光,可以产生干涉现象。图中M′2是平面镜M2由半反膜形成的虚像。观察者从E处去看,经M2反射的光好像是从M′2来的。因此干涉仪所产生的干涉和由平面M1与M′2之间的空气薄膜所产生的干涉是完全一样的,在讨论干涉条纹的形成时,只需考察M1和M2两个面所形成的空气薄膜即可。两面相互平行可到面光源在无穷远处产生的等倾干涉,两面有小的夹角可得到面光源在空气膜近处形成的等厚

干涉。若光源是点光源,则上述两种情况均可在空间形成非定域干涉。设M1和M ′2之间的距离为d ,则它们所形成的空气薄膜造成的相干光的光程差近似用下式表示 若M1与M ′2平行,则各处d 相同,可得等倾干涉。系统具有轴对称不变性,故屏E 上的干涉条纹应为一组同心圆环,圆心处对应的光程差最大且等于2d,d 越大圆环越密。反之中心圆斑变大圆环变疏。若d 增加 则中心“冒出”一个条纹,反之d 减小 则中心“缩进”一个条纹。故干涉条纹在中心处“冒出”或“缩进”的个数N 与d 的变化量△d 之间有下列关系 根据该关系式就可测量光波波长λ或长度△d 。 钠黄双线的精细结构测量原理简介: 干涉条纹可见度定义为: 当,时V=1,此时干涉条纹最清晰,可见度最大;时V=0,可见度最小。 从一视见度最低的位置开始算起,测量一次视见度最低处的位置,者其间的光程差为,且由关系算出谱线的精细结构。 四. 实验结果计与分析 钠光的平均波长 次数 初读数 d 1(mm ) 末读数 d 2(mm ) △d=|d 1-d 2| (mm) (nm) (nm) 1 其中λ=2*Δd/100,根据λ0=; = E=% 钠光的精细结构:

GPS测量基本原理

G P S测量基本原理 Prepared on 24 November 2020

1> 概述 测量学中有测距交会确定点位的方法。与其相似,无线电导航定位系统、卫星激光测距定位系统,其定位原理也是利用测距交会的原理定位。 就无线电导航定位来说,设想在地面上有三个无线电发射台,其坐标为已知,用户接收机在某一时刻采用无线电测距的方法分别测得了接收机至三个发射台的距离d1,d2,d3。只需以三个发射台为球心,以d1,d2,d3为半径作出三个定位球面,即可交会出用户接收机的空间位置。如果只有两个无线电发射台的话,则可根据用户接收机的概略位置交会出接收机的平面位置。这种无线电导航定位系统是迄今为止仍在使用的飞机船舶的的中导航定位方法。 近代卫星大地测量中的卫星激光测距定位也是应用了测距交会定位的原理和方法。虽然用于测距的卫星(表面安装有激光反射镜)是在不停的运动中,但总可以利用固定于地面上三个已知点上的卫星激光测距仪同时测定某一时刻至卫星的距离d1,d2,d3,应用测距交会的原理便可确定该时刻卫星的空间位置。如此,可以确定三可以上卫星的空间位置。如果第四个地面点上(坐标未知)也有一台卫星测距仪同时参与了测定改点到三颗卫星的空间距离,则利用所测定的三个空间距离可交会出该地面点的空间位置。 将无线电信号发射台从地面搬到卫星上,组成一颗卫星导航定位系统,应用无线电测距交会的原理,便可利用三个以上地面已知点(控制站)交会处卫星的位置,反之利用三颗以上的卫星的已知空间位置又可交会出地面未知点(用户接收机)的位置。这便是GPS卫星定位的基本原理。 GPS卫星发射测距信号和导航电文,导航电文中含有卫星的位置信息。用户用GPS接收机在某一时刻同时接收三个以上的GPS卫星信号,测量出测站点

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