晶萃光学JCOPTIX目前提供两种干涉实验系统：JC-EDU-OI和JC-EDU-SG，可以用来演示迈克尔逊干涉、马赫-曾德尔干涉以及萨格纳克干涉，演示系统内包含全部所需光机组件。

1、迈克尔逊干涉

基本原理

在迈克尔逊干涉仪的典型光路中，激光器射出的光经过半透半反分束镜被分成强度大致相等、沿不同方向传播的两束相干光束\( (I) \)和\( (II) \)，它们分别经非固定反射镜和固定反射镜反射后，返回分束镜，入射到接收观察屏。满足一定的条件下，观察屏将呈现出特定的干涉图样。

图1 迈克尔逊干涉仪光路

使用平板分束镜时，通常需要在\( (II) \)号干涉臂中放入一块与分束镜材料、厚度完全相同的平行玻璃补偿板进行相位补偿，使得\( (I) \)、\( (II) \)两束光的相位差仅源自光程差，且与入射光波长完全无关。当入射光为单色光而不需要确定零光程差位置（两路光程相等的位置）时，补偿板可以省略；但对于需要确定零光程差位置的某些实验，如白光干涉实验，补偿板是必不可少的。在晶萃光学JCOPTIX提供的该系统中，将平板分束镜改为分束立方体（如图1所示），可有效避免平板分束镜带来的相关问题，无需进行相位补偿。

调节两个反射镜，使两个反射镜严格平行。对于入射角为\( θ \)的光线，反射镜之间的光程差为：

\( \Delta=2d/\cos\theta-2d~{\tan\theta}~{\sin\theta}=2d\cos\theta \)

对于\( k \)级亮纹有\( \Delta=2d\cos\theta=k\lambda \) ，在同心圆中心处\( \theta \)为0，此时\( 2d=k\lambda \) ，其中\( d \)为两个反射镜到分束镜之间的距离差。

当\( d \)增大时，\( k \)增大，中央亮纹的级数变大，此时，中央亮纹向外“冒出”，反之则向里“缩进”。由于“缩进”或者“冒出”一个条纹时，\( d \)的该变量为\( \lambda/2 \)，此时

\( \lambda=\frac{2\Delta d}{\Delta k} \)

其中\( \Delta k \)为缩进或者冒出的条纹数，\( \Delta d \)为距离差\( d \)的改变量。

晶萃光学JCOPTIX提供的干涉系统套件中包含N-BK7和蓝宝石窗口片，厚度为\( 5~mm \)，学生可以利用干涉仪测量窗口片材料的折射率。

将一块窗口片垂直于光路安装在\( (II) \)号干涉臂中。由于窗口片的折射率与周围空气的折射率不同，光穿过带窗口片的\( (II) \)号干涉臂时会产生不同的有效光程。旋转该窗口片会增加光路中材料的厚度，光经过干涉臂的光程也会相应发生变化。以某角度旋转窗口片时，可以通过数出干涉图样中心缩进或者冒出的条纹数来确定光程的变化。可以使用下面的公式计算该材料的折射率\( n \)：

\( n=\frac{(\frac{\Delta k\lambda}{2t}+\cos\alpha-1 )^2+\sin ^2\alpha}{2(-\frac{\Delta k\lambda}{2t}-\cos\alpha+1 )} \)

其中，\( \lambda \)为入射波长， \( t \)为窗口片厚度，\( \alpha \)为旋转的角度。

2、马赫-曾德尔干涉

基本原理

在马赫-曾德尔干涉仪的典型光路中，激光器射出的光由扩束镜扩束后形成宽口径光，经过分束镜后形成两路光。两路光分别经过反射镜反射至分束镜2处，经过分束镜2，两束光形成干涉，接受观察屏将呈现出特定的干涉图样。

图2 马赫-曾德尔干涉仪光路

3、萨格纳克干涉

基本原理

如图 3所示为萨格纳克干涉仪的典型光路，激光器射出的光经过分光镜被分成强度大致相等、沿两个相反方向传播的两束相干光束\( (I) \)和\( (II) \)，它们分别经相同的固定反射镜和非固定反射镜反射后，返回分光镜，入射到接收观察屏，在一定的条件下，观察屏将呈现出特定的干涉图样，由于两个光束的方向是完全相反的，这样就可以使\( (I) \)、\( (II) \)两束光的光程差始终相等，且与入射光波长完全无关。在本系统中，将分光平板改成分束立方体可以有效的避免分光平板带来的问题，因而无需进行补偿。

图3 萨格纳克干涉光路