《光干涉应用的新前景》由会员分享，可在线阅读，更多相关《光干涉应用的新前景（3页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、光干涉应用的新前景光的干涉无处而不在，如在日光照射下，肥皂泡的薄层色及昆虫翅膀上的彩色便是最明显的例 子。这仅在生活中光的干涉便随处可见，那么在它的实际应用岂不更让人意想不到。光的干涉最要的前提条件就是：必须满足传播方向相同、初相位恒定、频率相同。对于光干涉 最开始的意愿是为了测单色光的波长，然而现在我们熟悉的照相机便也运用了光的干涉，普通照相 是把照相机的镜头对着被拍摄的物体， 让从物体上反射的光进入镜头，在感光底片上产生物体的像 感光底片上记录的是从物体上各点反射出来的光的强度。一.全息照相但是，光是一种波，从被摄物体上各点反射出来的光不仅强度（它正比于光波振幅的平方）不 同，而且位相也不
2、同。全息照相就是一种既记录反射光的强度，又记录反射光的位相的照相术。这 种照相术记录的是光波的振幅和位相的全部信息，所以称为全息照相。全息照相是应用光的干涉来实现的。它用激光（是良好的相干光）作光源。全息照相的原理如 图所示，激光束被分成两部分：一部分射向被摄物体，另一部分射向反射镜（这束光叫参考光束） 从物体上反射出来的光（叫做物光束）具有不同的振幅和相位，物光束和从反射镜来的参考光束都 射到感光片上，两束光发生干涉，在感光片上产生明暗的干涉条纹，感光片就成了全息照相。干涉 条纹的明暗记录了干涉后光的强度，干涉条纹的形状记录了两束光的位相关系。从全息照片的干涉条纹上不能直接看到物体的像， 为
3、了现出物体的像，必须用激光束（参考光束） 去照射全息照片，当参考光束通过全息照片时，便复现出物光束的全部信息，于是就能看到物体的 像。全息照相较之普通照相有许多优点。第一，它再现出来的象是跟原来物体一模一样的逼真的立 体像，跟观察实物完全一样；第二，把全息照片分成若干小块，每一小块都可以完整地现出原来物 体的像，所以全息照片即使有缺损，也不会使像失真；第三，在同一张感光片上可以重叠记录许多 像，这些像能够互不干扰地单独显示出来。全息照相技术有重要的实际应用：全息照相在一张感光片上可以重叠记录许多像，这为信息的大容 量高度储存提供了可能，例如用全息照相方法可以把一本几百页的书的内容存储在只有指甲
4、大小的 全息照片上。全息照相在精密测量、无损检测、显微术等方面也得到应用。随着全息照相技术的发 展，它将会得到更广泛的应用。二.监测瓦斯浓度科学技术的进步与相关仪器的联系是非常密切的，不同的实验需要不同的仪器来协助完成，而不同的仪器有不同的制作原理，同时需要不同的方法进行操作。而对测气体折射率 则可用迈克耳逊干涉仪。因为迈克耳逊干涉仪可以用来测定气体在各种温度和压强下的折射率。迈克尔逊干涉仪的原理干涉条纹是等 光程差点的轨迹，因此，要分析某种干涉产生的图样，必求出 相干光的光程差位置 分布的函数。若干涉条纹 发生移动，一定是场点对 应的光程 差发生了变化，引起光程 差变化的 原 因，可能是光线
5、长度L发生变化，或是光路中某段介质的折射率 n发生了变化，或是薄 膜的厚度e发生了变化。图示迈克尔逊涉仪原理理1. 图中M1和M2是在相互垂直的两臂上放置的两个平面反射镜，其中M1是固定的；M2由精密丝杆控制，可沿臂轴前、后移动，移动的距离由刻度转盘（由粗读和细读2组刻度盘组合而 成）读出。在两臂轴线相交处，有一与两轴成 45角的平行平面玻璃板 G1,它的第二个平面上 镀有半透（半反射）的银膜，以便将入射光分成振幅接近相等的反射光和透射光，故G1又称为分光板。G2也是平行平面玻璃板，与G1平行放置，厚度和折射率均与 G1相同。由于它 补偿了光线和因穿越 G1次数不同而产生的光程差，故称为补偿板
6、2. 透过G1向着M1前进，这两束光分别在 M2 M1上反射后逆着各自的入射方向返回，最 后都达到E处。因为这两束光是相干光，因而在 E处的观察者就能够看到干涉条纹。由M1反射回来的光波在分光板 G1的第二面上反射时，如同平面镜反射一样，使 M1在M2 附近形成M1的虚像M1，因而光在迈克尔逊干涉仪中自 M2和M1的反射相当于自M2和M1的 反射。由此可见，在迈克尔逊干涉仪中所产生的干涉与空气薄膜所产生的干涉是等效的。当M2和M1平行时（此时M1和M2严格互相垂直），将观察到环形的等倾干涉条纹。一般情况 下，M1和M2形成一空气劈尖，因此将观察到近似平行的干涉条纹 （等厚干涉条纹）。其应用不尽
7、可以精密测量长度或光波波长， 更可以用来测气体在各种温度和压强的折射率， 由此边拓展到了监测瓦斯浓度，其精髓还是离不开迈克尔逊干涉仪及其原理。煤矿中瓦斯爆炸危害极大。根据瓦斯的气体的折射率大于干净空气的折射率，设计一种利用光的干涉监测矿井 瓦斯的仪器，原理如图9所示。可以在双缝前面放置两个完全相同的透明容器A、B,容器A与干净的空气相通，在容器B中通人矿井中的气体，观察屏上的干涉条纹，就能够监测瓦斯浓度。这些应用不仅与生活 息息相关，而且 还有着举足轻重的地位，全息照相让我们的生活更真 实、更清晰，监测瓦斯浓度却让我们的生活更安全、更放心。相信这些应用会有更好的前景， 因为它们源于科学而终于生活！
