菲涅耳双面镜作为分波阵面法干涉装置,由两块夹角极小的反射镜组成,将光源波前分割为两束相干光,产生干涉条纹。其结构特点使得干涉条纹间距较大,便于观察,广泛应用于教学实验中。干涉条纹的可见度受缝光源宽度影响,需严格控制以保持清晰。该装置与菲涅耳双棱镜、洛埃镜等共同构成分波前法的典型实例。
工作原理与结构
菲涅耳双面镜由两块夹角α极小的反射镜M1和M2组成,点光源S发出的光波经双面镜反射后分割为两束相干光波,投射到屏幕上产生干涉。这两束光等效于从S的两个虚像S1和S2发出,其间距d由镜夹角α及光源到镜面的距离l决定,公式为d = 2l sinα。由于α通常小于1度,d较小,导致干涉条纹间距较大,便于观察。
实验演示与教学应用
在实验演示中,菲涅耳双面镜被用于观察干涉图样并进行理论研究。教学中常遇到的问题包括如何调整装置以获得清晰条纹,解决方法涉及精确控制镜夹角和光源位置。实际实验中,通过拍摄干涉图样直观展示现象,帮助学生理解干涉原理。
干涉条纹可见度的影响因素
缝光源宽度对干涉花样可见度有显著影响。当光源宽度过大时,不同点源的干涉条纹叠加导致可见度下降,因此实验中需使用窄缝光源以确保清晰度。
与其他分波前装置的对比
菲涅耳双面镜与杨氏双缝、双棱镜、洛埃镜同属分波前法装置。球面镜无法作为分波前装置使用。分波前法通过分割同一波阵面获取相干光,与分振幅法(如等倾、等厚干涉)形成对比。