结合智能手机的迈克尔逊干涉仪设计性物理实验研究

文章结合智能手机对迈克尔逊干涉仪实验的教学内容进行了拓展,在完成智能手机自主计数实验、压电效应测量和模拟引力波探测实验的基础上,将基础实验升级为设计性实验,加深了学生对光的干涉现象的理解。实践表明,丰富的实验内容和现象能激发学生对实验课的兴趣,不仅调动了他们的积极性,还为创新型人才培养提供了助力。

改进的迈克尔逊干涉仪测量钠黄光双线波长差

在迈克尔逊干涉仪实验教学及科学研究过程中发现齿轮经常脱扣的现象,这对测量结果产生了严重影响。本文中,我们将传统的齿轮咬合式迈克尔逊干涉仪改进为杠杆式迈克尔逊干涉仪,有助于避免齿轮咬合式迈克尔逊干涉仪中多个齿轮间容易脱扣的现象。利用钠光灯照射杠杆式迈克尔逊干涉仪,观察到了明显的光拍干涉图样,测量了钠黄光双线波长差。钠黄光双线波长差的测量结果为0.5953±0.0054(nm)。本文的研究有助于提升迈克尔逊干涉仪装置的测量稳定性,实现在光谱定标、光学传感、生化检测等领域的长期稳定使用;有助于提升学生发现问题、解决问题的能力;以及有助于学生提升将不同科目知识相结合的能力。

星载迈克尔逊干涉仪直线动镜的柔性支撑结构研究

针对传统迈克尔逊干涉仪动镜支撑结构存在成本高、寿命低、维护难度大、大行程大负载下导向精度差的问题,设计了一种高精度迈克尔逊干涉仪角镜柔性支撑结构,具有低成本、高精度、大负荷的优点。提出以柔性支撑结构的承载能力、行程和导向精度为优化目标的结构刚度模型,选择材料和尺寸参数,开展运动结构设计。有限元分析结果表明该支撑结构在1.5 kg的负载(角镜)下,当行程达到4.5 mm时,柔性结构的最大拉应力约为169 MPa,结构安全裕量为1.98,角镜竖直方向的寄生位移小于4.1μm。专项测试结果显示,支撑结构承载1.5 kg负载(角镜)在4.5 mm行程内,竖直方向的寄生位移小于4.7μm,直线度的均方根误差为1.5μm,与设计结果较吻合,可以满足星载迈克尔逊干涉仪对高精度直线动镜的支撑要求。

改进型迈克尔逊干涉仪测量溶液变温折射率

将单片机、摄像头、步进和减速电机等模块添加到传统的迈克尔逊干涉仪上进行改进,基于Open CV图像识别技术进行干涉条纹识别,使用改进后的迈克尔逊干涉仪测量乙醇溶液在不同温度下的折射率,并拟合出折射率与温度的关系式。实验验证,改进后的装置使用方便,测量准确。拟合后的曲线较好地反映乙醇溶液折射率随温度的变化关系,可以为科教、工业等领域提供数据参考。

“光学”课程思政元素融入的探索——以“迈克尔逊干涉仪”教学为例

“光学”是物理学专业的一门专业必修课,本文以“迈克尔逊干涉仪”为例,在课前预习、课中导学和课后巩固反思的教学过程中,对如何在“光学”课程中融入思政元素的实施方案进行了初步的探索和实践,实现课程教学和思政教育的有机融合。在提高教学效果的同时,树立学生敢于创新的科学精神,坚定专业理想,激发爱国主义情怀和民族责任感。

对迈克尔逊干涉仪测波长实验的几点思考

该文对迈克尔逊干涉仪的非定域干涉测波长原理进行了细致分析。通过肉眼直接观看,以是否有光强明暗变化为标准,进行快速调节。不仅对仪器零点调节进行了叙述,还对迈克尔逊干涉仪实验中丰富的思政元素进行了分析。

用迈克尔逊干涉仪测量全息干板膜厚度

全息干板膜的厚度是全息干板的重要参数之一。使用迈克尔逊干涉仪和白光光源对2种全息干板膜厚度进行测量,并对测量结果误差进行分析,给出了测量误差与膜厚及折射率之间的关系以及此方法的适用范围。研究结果表明:在膜厚从8μm增至41μm的过程中,测量结果的绝对误差≤2μm且变化很小,相对误差则从14.1%降到了2.2%。随着膜厚的增加,相对误差明显降低;折射率n也参与了误差传递,其值与测量误差呈类似反比关系;当n值在1.5附近时,为保证测量的准确性,所测膜厚≥40μm。最后指出,迈克尔逊干涉仪在测量全息干板膜等较厚的薄膜时,具有测量范围大,结果较准确等优点。

基于Arduino单片机的迈克尔逊干涉仪测量改进

基于Arduino单片机实现迈克尔逊干涉仪自动测量,采用Arduino单片机控制整个设备,通过光敏模块读取数据并将数据反馈单片机进行处理。考虑到微小震动对迈克尔逊干涉仪会产生巨大的影响,采用一种识别光信号稳态的智能程序,消除了信号中本底数据的振荡。以测量He-Ne激光波长为例,直观揭示该方案不仅实现了实验的自动化,使实验精度得到大幅提高,而且具有较好的移植性和可开发性。

基于线阵CCD的迈克尔逊干涉仪测量金属丝的弹性模量

对现有迈克尔逊干涉仪予以简单改造,通过在金属丝上持续而均匀加力的变化引起金属丝细微伸长进而带动移动镜移动,从而引起光屏上干涉圆环数目的变化;通过对干涉圆环的自动精确记录就可以实现对金属丝微小伸长量的测量,提出了一种用线阵CCD作为光电传感器件捕捉干涉圆环的光强信号,再将电信号进行模数转换。采取USB接口与微机接口,用C++语言编写程序设计了一种新型的干涉圆环自动计数软件。将这种计数方法与金属丝弹性模量的测量结合起来,可以自动得出金属丝的弹性模量,且提供了一种交互性强的友好图形界面。

综合设计性实验教学的研究与探讨——迈克尔逊干涉仪的拓展应用

通过对迈克尔逊干涉仪实验的教学内容从4个不同方面予以拓展,将基础性实验打造为综合设计性实验,加深了学生对等倾干涉和等厚干涉现象的理解。实践表明,综合设计性实验对培养创新人才确实起到了很好的促进作用。

利用线阵CCD的迈克尔逊干涉仪测量压电材料的压电系数

将压电陶瓷片固定在迈克尔逊干涉仪的移动镜上,当加在压电陶瓷片上的驱动直流电压增加时,引起压电陶瓷的微小伸长进而引起移动镜的移动,引起光屏上干涉条纹环数目的变化;用线阵CCD(charge coupled device)作为光电传感器件捕捉干涉条纹的光强信号,再将电信号进行模数转换,采取USB接口与微机接口,用C++语言编写程序设计了一种新型的条纹自动计数软件,将这种计数方法与压电系数的测量结合起来,可以自动得出其压电系数。

迈克尔逊干涉仪对压电陶瓷动态特性的研究

通过对迈克尔逊干涉仪光路的调整,使光电探头的响应电压与三角波驱动电压的频率一致且峰-峰值最大。这样不断改变驱动电压就可准确的找到响应电压、伸长位移量随驱动电压的关系。在进行谐响应特性测量时,分别使用了响应电压峰-峰值比值和伸长位移量比值两种方式表示,并进行了比较。

迈克尔逊干涉仪中补偿板与干涉条纹

通过分析缺失补偿板的迈克尔逊干涉仪中的附加光程差,推出干涉条纹满足的方程式,并用计算机模拟了动镜移动过程中变化的干涉条纹,与实验结果相一致.

一种新型迈克尔逊干涉仪条纹计数器的设计

设计了一种简便的能自动适应不同背景光强的新型迈克尔逊干涉仪条纹计数器。利用光敏电阻将条纹的变化转化为电信号,同时检测出背景光,并利用减法器去掉背景,经施密特触发器整形后,送入单片机计数并显示。实验证明,本计数器原理简单,可以适应不同的背景光强,具有精确度高、操作简便可靠等优点。

利用迈克尔逊干涉仪测杨氏弹性模量的方法

提出一种借助于迈克尔逊干涉仪对金属丝杨氏弹性模量高准确度的测量方法。通过计量迈克尔逊干涉仪产生的干涉条纹变化数目,能准确测得金属丝微小长度变化量,进而测得其杨氏弹性模量。相比于传统的光杠杆法测微小位移,仪器结构简单,可操作性强。测得的数据计算结果表明:测量精度高,结果可靠。

迈克尔逊干涉仪异常现象的分析与处理

对迈克尔逊干涉仪使用过程中出现的异常干涉图样 :椭圆变形 ,干涉圆环的“冒出”或“缩进”与预期相反等现象进行了分析 ,并提出相应的处理办法。

低温对迈克尔逊干涉仪干涉调制度的影响

为使干涉仪能在低温下正常可靠的工作,从低温下波面畸变、动镜倾斜及分束器的性能变化几个方面讨论了低温对干涉调制度的影响.介绍了减小低温对干涉调制度影响的措施,为确定傅里叶光谱仪干涉系统光学机械零件的材料、加工准确度、装夹方式、装调要求以及干涉仪的动态控制准确度等提供了参考依据.

利用迈克尔逊干涉仪测量激光波长的误差分析

文章主要对大学物理实验迈克尔逊干涉仪测量激光波长的误差进行了分析,认为影响系统测量精度的主要误差来源包括干涉条纹的过细导致在读数过程中加入多条条纹的宽度而产生的误差,读数的误差和移动条纹过程引入误差,以及两个反射镜不严格垂直引入误差;并给出了详细的物理解释。

迈克尔逊干涉仪测量平行透明物厚度或折射率

迈克尔逊干涉仪可较方便的获得稳定的等倾干涉现象。光路中介质特性的变化直接影响等倾干涉条纹的分布状况。用等倾干涉测量介质厚度或折射率,一般须避免对难于测量的入射光倾角和干涉条纹绝对级次等量的确定,传统的方法往往采取移动反射镜或改变被测介质的几何位置以获得等倾条纹中心级次改变来实现。如果合理利用透镜的成像原理和入射光小角度下良好的近似关系,则可简便地通过测定等倾干涉条纹直径,来确定平行透明物的厚度或折射率。

基于数字全息技术的迈克尔逊干涉仪设计与应用

传统的迈克尔逊干涉仪只能简单地呈现光的干涉图像,并不能生动体现光的波动特性及其形貌特征,且测量过程繁琐。针对这些问题,提出了一种基于数字全息技术的新型迈克尔逊干涉仪实验装置。该装置采用2个CCD相机代替传统迈克尔逊干涉仪中的平面反射镜,并引入与球面光相干的平面参考光与球面光发生干涉,利用数字全息技术直接获取2个CCD记录面上的球面光复振幅信息,然后通过最小二乘拟合获取球面波参数,并对球面光复振幅进行解调得到居中后的球面光复振幅,最后通过数字干涉的方法实现两球面光的干涉。实验结果表明,该装置能实时生动地显示入射球面光的三维图像和两球面光的干涉图像,同时根据拟合得到的参数能便捷地测量透明等厚介质的折射率,实验中测量了3种不同材料的折射率,其误差均能控制在±5%以内,有较高的测量精度。