法布里—珀罗干涉仪测量钠双黄光的波长差的实验报告.docVIP

琼州学院 学生综合性（设计性）实验报告 实验课程名称 法布里—珀罗干涉仪测量钠双簧光的波长差 指导老师及职称 黄槐仁 姓名 叶佩玲 学号 专业 物理学 班级 12—物理 开课学期 至 学年 学期 上课时间 年 月 日至 年 月 日 实验方案 实验名称：法布里—珀罗干涉仪测量纳双黄光的波长差实验时间：小组合作：是○ 否○小组成员：叶佩玲，梁君，杨娇，朱春虹1、实验目的： 1、 了解 F-P干涉仪的结构，掌握调节与使用F-P干涉仪的方法。2、 用F-P干涉仪测定钠双黄光线的波长差。2、实验设备与材料：钠光灯、聚光镜、法珀干涉仪、观察望远镜；材料：相关法布里—珀罗干涉仪测量双黄光波长差资料，以及小组设计的实验报告。如：实验相关事项和原理图等 实验内容及注意事项： 实验原理：法布里－珀罗（F-P）干涉仪是根据平行平面板反射单色光的多光束叠加产生细窄明亮干涉条纹的基本原理制造的，如图2所示，F-P干涉仪的主要部件是两块各有一面镀高反射膜的玻璃板G1和G2，使镀膜面相对，夹一层厚度均匀的空气膜，利用这层空气膜就能够产生多光束干涉现象。来自光源任一点的单色光以入射角? 照射到平行板上，这时透射光是许多透过平板的平行光束 的叠加。任一对相邻光束的光程差为 并且由计算得出，透射光束叠加后的光强 式中R是反射率。这个结果表明，I 随? 改变而变化。并且，当 I 为极大值。当时，I 为极小值。 实验方法步骤：A，实验准备，观察多光束干涉条纹 光学实验平台上，放置F-P干涉仪使其面向实验者， 仪器中心离实验台边缘约40cm并将仪器的两个磁性底座锁紧。转动预置螺旋，直到Gl和G2两个镜面相距约1mm （注意：切勿使两镜相碰）。 低压钠灯S安置在光路中的适当位置，取下毛玻璃屏，插入灯窗挡板至钠灯，通过灯窗挡板小孔的光束在两个镜面之间反射形成一系列光点，需用镜子的调节旋钮消除镜面间的倾斜角，使正对镜面观察时这些光点是重合的，表明两镜面已近乎平行。此时通过F-P干涉仪镜面已可看见干涉条纹。 离F—P干涉仪镜面约10cm处放置f=45透镜，离透镜约20cm（两底座之间）处放置小型显微镜。此时取下灯窗挡板，再在F-P干涉仪上插入毛玻璃屏FG形成面光源，就能够从该系统（图3）的轴向观察到一系列明亮细锐的多光束干涉圆环。经过更细致的调节，当圆环很清晰且干涉环不随眼睛的移动发生直径大小的变化，表明两个镜面已经严格平行了。 图3 观察多光束干涉条纹 测定钠黄双线的波长差 照亮毛玻璃屏FG的钠灯发出的两种波长的黄光各产生一套同心的圆形干涉条纹。预置螺旋和透镜不动，调节测微螺旋，在移动动镜改变G1和G2距离（注意勿使两镜相碰）的过程中，可以发现，在某长度上，这两套干涉环会重叠起来，此时干涉环看起来最为稀疏；而在另一长度上，一套干涉环恰好夹在另一套干涉环中间，此时干涉环看起来最为密集。仔细操作，可以相当准确地测定这一居中位置。 根据前面实验原理，透射光的加强条件为 若只考虑环系的中心处（cos? ＝1），当一环系位于另一环系中间时则有 (1) 其中?1 ＞ ?2。当动镜继续移动，经过二环系重合，再度居中时， (2) 从(2)式减去(1)式，得到 若?1 和 ?2波长差很小，近于相等，则得 (3) 其中 或可为二波长平均值的平方。对钠黄双线，可取（589．3nm）2。实验时，转动测微螺旋（适当配合预置螺旋），先使G1和G2两镜逐渐靠近，直到几乎接触（但不可相碰），此时钠黄光产生的两个干涉环系实际上相重合。随着动镜逐渐移开，两个环系也逐渐分开，直到一环系恰好位于另一环系中间时，记下测微螺旋读数Ｄl，继续移远动镜，两个环系经过重合又分开，当一环系再次恰好位于另一环系中间位置时，记下测微螺旋读数Ｄ2（如图4）。 两环互相居中测量D1 两环相互靠近 两环再次居中测量D2 图4 读数示意图 因实验测得微螺旋读数（Ｄ2－Ｄl）是与玻璃板G1和G2距离（d2－dl）之比为K=20:1（50:1），因此在处理数据时公式(3)中的（d2－dl）＝（Ｄ2－Ｄl）／K，代入公式经计算，即可得钠黄双线波长差。本实验宜进行多次测量取平均值。 图5 实验光路图 在光路中加入一个小型显微镜M，对观测工作更有利（如图5）。它将干