基于LabVIEW的迈克耳孙干涉仪虚拟仿真平台

本文基于LabVIEW软件开发了一个迈克耳孙干涉实验的虚拟仿真平台,可以对真实的迈克耳孙干涉实验进行模拟仿真,并允许用户进行参数调整以实时可视化仿真结果.同时,为验证虚拟仿真实验平台的准确性,分别在真实的迈克耳孙干涉仪和虚拟仿真平台上完成测量光波波长实验,对二者实验结果进行对比分析.此外,还可采用该平台模拟探究光波波长、光波强度、空气薄膜厚度等因素与干涉条纹分布和光强分布的关系.在迈克耳孙干涉实验教学中,可以直接用该平台进行教学演示,并展示出不同条件下条纹分布的情况和光强分布的特点.该平台实现了实验与理论相结合,帮助学生学习基本光学仪器的使用方法,掌握光学实验操作规程,进而达到了提升教学效果的目标.

“物理建模”实验教学模式的教学实践——以“迈克尔孙干涉仪测量激光波长”实验为例

在物理实验教学中发现,低年级本科生普遍缺乏物理建模思维,难以通过科学知识的建构历程获得对知识的深刻而全面的理解.为解决此问题,国防科技大学的大学物理实验课程以“物理建模”思想和“精益思想”创新教学模式,开展“物理建模”实验教学模式的教学设计,强化物理建模思维的培养.通过该教学模式在大学物理实验课程中的教学实践,以“迈克尔孙干涉仪测量激光波长”实验为例详细介绍“物理建模”实验教学模式的教学设计,为物理实验的教学改革提供借鉴.

综合实验试题D:基于迈克耳孙干涉仪的液晶光学和光场相干性实验

介绍了第9届全国大学生物理实验竞赛综合研究性实验试题D的命题设计和实验内容,并给出参考解答以及竞赛结果分析.综合实验试题D基于迈克耳孙干涉仪实验系统,测量液晶双折射率的光学属性和电光调制效应,测量LED光源的相干时间,探究如何改善光场的空间相干性.竞赛结果表明:大部分考生对教学大纲中涉及迈克耳孙干涉仪中的基本实验内容掌握较好,但对常规仪器设备的扩展使用和应用能力尚存在不足,开放性的自主设计和搭建实验光路对培养学生完成既定实验目标的能力仍有待提高.

利用迈克耳孙干涉仪研究光的时间和空间相干性

采用迈克耳孙干涉光路,搭配光电探测器和光纤光谱仪,分别测量时域和光谱信号.在光谱信号的辅助下,调节干涉光路准直和两臂光程差,快速定位白光干涉等光程点.利用压电位移台带动扫描镜在等光程点附近进行光学延迟扫描,测量时域干涉波形,实现对光源相干长度的测量.LED白光光源搭配带通滤光片,实现不同谱宽光源相干长度的测量对比.利用小孔光阑限制扩展光源的发光尺度,分析干涉条纹对比度,实现空间相干性的演示和测量.

迈克耳孙干涉仪与光学自相关测量

“迈克耳孙干涉仪与光学自相关测量”是北京大学基础物理实验教学中心开设“综合物理实验”课程中的实验项目.作为该项目的教学辅助材料,本文旨在引导学生在熟悉教学型迈克耳孙干涉仪及其实验的基础上,尝试理解迈克耳孙干涉原理在现代科技中的应用,深入研究基于迈克耳孙干涉仪器的光学自相关测量机制,搭建基于教学型迈克耳孙干涉仪的傅里叶变换光谱仪或者光学相干层析成像的实验系统,探究相关的物理与技术问题.文中插入了一些“思考与练习”的题目,希望学生能以问题为导向来具体理解相关的物理内容和实验技术.最后的“教学要求”明确了实验的基本内容、面谈环节重点讨论的具体问题和后续深入研究的主要方向.

基于知识图谱的大学物理实验课程教学策略研究——以“迈克耳孙干涉”实验项目为例

大学物理实验课程在培养本科生的创新实践能力方面发挥着重要的作用。构建大学物理实验课程教学知识图谱,要系统梳理大学物理实验课程所涉及的具体实验项目中的各教学知识点,结合国内其他国家级实验教学示范中心大学物理实验教材中的教学内容,参考相关实验项目已经公开发表的论文以及授权的专利等。大学物理实验课程教学知识图谱分为“实验项目名称”“教学考核”和“技术应用”三大模块。基于知识图谱的大学物理实验课程教学,一方面可为教育部教指委开展的实验教学标准化工作提供参考,另一方面可进一步增强大学物理实验课程在创新型本科人才中所起的作用。

基于迈克耳孙干涉仪光路折叠和抽真空方式测空气折射率

采用光路折叠结合气室先预抽真空后充气的实验方式,改进了传统的迈克耳孙干涉仪测量气体折射率的方法.利用折叠光路法增加激光在气室中的穿越次数达到增加气室内的光程,从而数倍地增强待测信号;采取预抽真空后缓慢向连通气室的大容积缓冲真空室内充入待测气体,使气室内气压更均匀、平稳地增长,从而实现了气体折射率的高精度测量,并验证了气压与折射率的线性关系.

MATLAB GUI在迈克尔孙干涉实验中的应用

迈克尔孙干涉仪在物理学中具有重要的地位,是许多近代干涉仪的基础.教学中常将迈克尔孙干涉实验分为等厚干涉及等倾干涉进行讨论,但实际上这两种干涉在一定范围内同时存在,学生学习时出现很多疑问.从理论上给出包含等倾干涉和等厚干涉的理论公式,利用MATLAB软件的GUI功能,设计了同时考虑两种干涉影响的仿真平台,仿真结果与实验观测的干涉图样一致且界面操作简洁、直观形象,有利于学生深刻理解迈克尔孙干涉实验的理论,有效提高教学效果.

基于固有频率和迈克耳孙干涉测杨氏模量

基于材料的固有振动性质,结合迈克耳孙干涉测量的高精度,将待测材料和全反镜进行固性连接,通过测量干涉中心点光强的周期变化研究材料的固有振动频率,计算出材料的杨氏模量.实验将测量对象转换为振动频率,间接测量杨氏模量.同时,振动频率的变化可以通过示波器直观显示,固有频率振动稳定且起振操作简单,可通过增加周期数量减小误差.

迈克耳孙干涉仪中动镜微小位移量的测量方法研究

研究了迈克耳孙干涉仪中可动镜微小位移量的精确测量方法。利用单色光定标确定条纹间距与像素间隔之间的关系,进而利用白光干涉通过测量零级暗纹中心的移动量,由此得到动镜的微小位移量。对于单色光条纹图,通过逐行傅里叶变换、移频、低通滤波与反变换消除条纹噪声,进而利用多项式拟合、条纹极值点自动搜索等得到条纹间距与像素间的换算关系;而对于白光条纹图,则利用条纹平滑、设定限定性阈值消除个别奇异极值点和各行值平均等方法得到其中央零级暗纹中心移过的像素间隔。由此最终精确得到动镜的微小位移量。论文算法综合运用了图像处理技术、最小二乘拟合技术、条纹极值点自动搜索技术等,实现了对迈克耳孙干涉仪中动镜微小位移量测量算法的智能化,可用于标定干涉仪中平面参考镜的微小位移,也可用于测量透明薄膜的厚度。

光源尺寸对迈克耳孙干涉条纹可见度的影响

在大学物理中,通过迈克耳孙干涉仪,学生可观察到点光源和扩展光源产生的各种类型干涉图案,并且理解非定域干涉与定域干涉的形成条件及特点,加深对光的波动性的认识。分析光源尺寸对可见度的影响有助于更好地理解非定域和定域干涉。为此,我们将扩展光源等效为无数个不相干的点光源,得到了可见度公式,数值模拟结果展示了可见度随尺寸的变化。据此容易理解光源尺寸的变化怎样导致条纹观测区域的改变。同时,分析结果还表明,要在观察屏上得到干涉条纹,光源的尺寸应小于某个临界值。

迈克耳孙干涉仪实验为基础的教学设计研究——以手机App自动数据记录为例

在高校开设的众多大学物理实验课程中,迈克耳孙干涉仪实验一直是学生较为棘手的实验。实验中需要目测记录快速移动的细圈,既累又容易出错,影响实验的准确度。结合迈克耳孙干涉仪的结构特点,设计开发了基于手机App的迈克耳孙干涉仪实验数据自动记录装置,可以实现对干涉条纹的自动精准计数,对仪器示数的快速拍照和存储,以及对激光波长测量数据的自动化快速处理。实验结果表明装置减少了人眼疲劳导致的干涉条纹计数误差,提高了测量的精确度;缩短了实验时间,提高了实验效率;有助于激发学生的学习兴趣。

用迈克尔孙干涉仪测线胀系数

应用迈克尔孙干涉原理，通过对干涉条纹的计数、光电转换来测试材料在温度变化下微小的线性膨胀．利用温差产生的电动势，经过对温差电动势的放大、测试，得出材料的线性膨胀与温度的关系，进而测出材料的线性膨胀系数．

用迈克耳孙干涉法测量固体线膨胀系数

把迈克耳孙干涉仪与用千分表测量固体线膨胀系数的恒温炉实验仪结合起来,设计制作出测量固体线膨胀系数的仪器。利用光学干涉法测量了铜棒的线膨胀系数,并与用千分表的测量值进行了比较。结果表明干涉法更准确,更适合较低线膨胀系数的固体材料的精密测量。

利用迈克耳孙干涉仪制作全息光栅——非物理专业本科教学拓展实验

使用迈克耳孙干涉仪制作了一维光栅和二维正交光栅 ,拓展了非物理专业本科教学实验内容 .

基于长周期光纤光栅迈克耳孙干涉仪的溶液饱和点测量

采用掩模法制作周期为400μm的长周期光纤光栅,在其一端6cm处镀制Ag反射膜,制成LPFG-Michelson干涉仪.以NaClO3溶液为例,逐次添加等量溶质,研究基于LPFG-Michelson干涉仪快速标定特定温度下溶液饱和点的实验装置及方法.基于相位差原理,求解纤芯、包层模本征方程,分析了LPFG-Michelson干涉仪谱线移动随外界环境的变化规律,参照理论计算曲线,分析实验测得的损耗谷波长移动量随添加的NaClO3粉末质量的变化曲线,最小二乘法拟合后,再计算未饱和及饱和时的拟合曲线的交点,得出NaClO3水溶液在32℃下的饱和点,与已知文献测定值相差仅1.5%.

迈克耳孙干涉仪测量介质板折射率的问题研究

使用迈克耳孙干涉仪测量较厚介质板的折射率时,发现迈克耳孙干涉仪中放入待测介质板后,反射镜M1的调节方向异常.针对这一实验现象,从理论上进行分析,解释了实验中出现的异常现象,并推导出反射镜M1在两次观测中移动的距离与介质板折射率的关系式.实验结果进一步证明理论与公式的正确性.

用ZEMAX软件辅助迈克耳孙干涉仪实验教学

利用ZEMAX软件设计了迈克耳孙干涉仪实验光路.软件绘制的不同显示方式的实验光路外形图,使学生对实验光路建立起了清晰的图像.通过编写ZPL程序实现了对实验现象的动态模拟,使学生对理想情况下的实验现象有一个准确的把握.通过在软件中改变光路主要参数分析了不同方面和不同程度的误差对干涉条纹的影响,其结论对学生在实验中进行有效而准确的调节起到了指导作用.

迈克耳孙干涉光程差分析模型探讨

根据迈克耳孙干涉中实镜和虚镜不可能绝对平行的客观实际建立了迈克耳孙干涉光程差分析模型,推导出了相应的迈克耳孙干涉的光程差公式,计算等倾干涉和等厚干涉的光程差,完整地描述了迈克耳孙干涉的等倾干涉和等厚干涉及其两种干涉之间的过渡关系.

基于迈克尔孙干涉的光学元件厚度测量实验装置

介绍一种基于迈克尔孙干涉的光学元件厚度测量实验装置.首先分析迈克尔孙干涉法测量厚度的原理;然后搭建迈克尔孙干涉光路,利用CCD和计算机对干涉条纹进行采集和观察,使用MATLAB软件对干涉图像进行处理,得出载玻片的厚度信息;最后对影响测量精度的因素进行分析.实验结果表明利用MATLAB软件配合迈克尔孙干涉装置可以更加准确和方便的测量元件厚度.