马赫泽德干涉仪

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1、马赫泽德干涉仪 马赫泽德干涉仪是一种大型的光学仪器，适用于研究气体密度迅速变化的状态，如在 风洞中实验飞机模型时产生的空气涡流和爆炸过程中的冲击波。由于气体折射率的变化与其 密度的变化成正比，而折射率的变化将使通过气体的光线有不同的光程，因此，如果让一个 平面波和一个通过气体的波发生干涉来获得等候干涉，这些条纹能反映出气体折射率和密度 的分布状况。马赫泽德干涉仪如下图所示，G1 G2是两块有半反射面A1 A2的平行平面玻璃板，Ml M2是两块反射镜四个反射面通常平行放置,并且各自中心位于一个平行四边形的四个角上， 典型尺寸是12m。光源S置于透镜L1的焦点上，S发出的光束经L1准直后在A1上分

2、为 两束，他们分别由M1、A2反射和M2反射、A2透射，进入透镜L2。两束光的干涉图样可 用于置于L2焦平面位置的照相机拍摄下来，如果采用短时间曝光技术，即可得到条纹的瞬 间照相。未了解仪器所产生的干涉条纹性质，假设光源S是一个单色点光源，因而入射到半 反射面A1的是单色平面波。设透过A1并经M1反射的平面波的波前为W1.，而经A1和 M2反射的平面波的相应波前为W2；引入虚波前W1，它是W1在半反射A2中的虚像。一 般情况下，W1和W2是互相倾斜的，形成一个空气楔，因此，在W2上将形成平行等距的 直线条纹，条纹的走向与W2和W1所形成的空气楔的楔楞平行。如果使W2通过被研究的 气流，W2将发

3、生形变，因而干涉图样的变化就可以测量出所研究区域的折射率或密度的变 化。因为通常气体密度是迅变的，用照相机记录气体密度的变化情况，必须采用短时间 的曝光，这样就要求干涉条纹有很大的亮度，所以，通常在实用上都利用扩展光源。这时条纹是定域的，定域面可根据干涉孔径0=0的作图法求出。易见，当4个反射面严格平行时, 条纹定域在无穷远处，即在L2的焦平面上；而当M2和G2同时绕自身垂直轴转动时，条 纹定域于M2和G2之间，如下图。67G11G2(a)(b)马赫-泽德干涉仪中的条纹定域图示定域区域、7定域区域*it干涉仪定域位置可任意调节的这一特点，使得这种干涉仪能够用来研究尺寸较大的 风洞中任一平面附近的空气涡流。工作时将风洞置于M2和G2之间，并在M1和G1之间 的另一支光路上放置补偿室，把定域面调节到风洞风洞中任一选定平面，通过透镜L2和照 相机可以把该平面上的干涉图样拍摄下来。只要比较有气流时和无气流时的条纹图样，就可 以决定气流所引起的空气密度的变化情况。