浙江大學(xué)物理光學(xué)實(shí)驗(yàn)報告

1、 本科實(shí)驗(yàn)報告課程名稱：物理光學(xué)實(shí)驗(yàn)姓 名：郭天翱系：光電信息工程學(xué)系專 業(yè)：信息工程（光電系）學(xué) 號：3100101228指導(dǎo)教師：蔣凌穎2012年 11月27日專業(yè)：光電信息工程姓名： 郭天翱 學(xué)號： 3100101228 日期：2012年 月 日地點(diǎn)：紫金港東1a407實(shí)驗(yàn)報告課程名稱：_物理光學(xué)實(shí)驗(yàn)_指導(dǎo)老師：_成績：_實(shí)驗(yàn)名稱： 邁克爾遜干涉儀實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)類型：_ 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵螅ū靥睿┒?、?shí)驗(yàn)內(nèi)容和原理（必填）三、主要儀器設(shè)備（必填） 四、操作方法和實(shí)驗(yàn)步驟五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄和處理 六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析（必填）七、討論、心得一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵笱b 訂 線1、掌握邁克耳遜干涉儀的結(jié)構(gòu)、原

2、理、調(diào)節(jié)方法；2、用邁克耳遜干涉儀觀察平板干涉條紋的特征，測定單色光波長；3、觀察白光干涉條紋，測量光波的相干長度；2、 實(shí)驗(yàn)原理圖1是邁克爾遜干涉儀的光路原理圖。光源上一點(diǎn)發(fā)出的光線射到半透明層k上被分為兩部分光線“1”和“2”。光線“2”射到m2上被反射回來后，透過g1到達(dá)e處；光m1m2激光器eg1g2 2 k 1 圖1 邁克爾遜干涉儀 圖2 非定域干涉線“1”透過g2射到m1，被m1反射回來后再透過g2射到k上，反射到達(dá)e處。這兩條光線是由一條光線分出來的，故它們是相干光。光線“1”也可看作是從m1在半透明層中的虛像m1反射來的。在研究干涉時，m1與m1是等效的。調(diào)整邁克爾遜干涉儀，使

3、之產(chǎn)生的干涉現(xiàn)象可以等效為m1與m2之間的空氣薄膜產(chǎn)生的薄膜干涉。用凸透鏡會聚的激光束是一個很好的點(diǎn)光源，它向空間發(fā)射球面波，從反射后可看成由兩個光源發(fā)出的（見圖2），至屏的距離分別為點(diǎn)光源s從 反射至屏的光程，的距離為m1和m2之間距離的二倍，即2。虛光源發(fā)出的球面波在它們相遇的空間處處相干，這種干涉是非定域干涉。1、等傾干涉（定域干涉）若m2和m1嚴(yán)格垂直，m2與m1互相平行，虛光板各處的厚度h相同。這時影響光程差的因素只有入射角，當(dāng)用會聚或者發(fā)散光束照明干涉儀時，具有相同入射角的光經(jīng)m1和m2反射后在其相遇點(diǎn)有相同的光程差，因而入射角相同的光形成同一級干涉條紋，稱為等傾條紋。等傾條紋呈圓

4、環(huán)狀，條紋分布內(nèi)疏外密。在擴(kuò)展光源照明下，等傾條紋定位于無窮遠(yuǎn)，因而通常觀察這種條紋需要采用望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)。干涉場中某一點(diǎn)所對應(yīng)的兩支相干光線的光程差為光波波長的整數(shù)倍時，即該點(diǎn)為亮條紋中心；而光程差為光波長的半整數(shù)倍時，即該點(diǎn)為暗條紋中心。對于等傾圓環(huán)條紋，中心處于干涉級m0最高，由圓心向外，依次降低，當(dāng)觀察圓心附近的條紋時；亮、暗條紋的條件分別為和.這是如果轉(zhuǎn)動絲桿使m2移動以改變虛平板厚度h時，h每減少時，條紋便向圓中心收縮并消失一個，如果測量出中心處條紋共消失n個時m2鏡的移動距離，由關(guān)系式，便可計(jì)算出光波長。2、等厚干涉條紋（定域干涉）若m2和m1相互不垂直，m2和m1間就有一楔角，這是

5、若用平行光照明或者使用孔徑很小的觀察系統(tǒng)（如人眼），使整個視場內(nèi)入射角的變化可以忽略不計(jì)，則兩支相干光束的光程差的變化只依賴于虛光板的厚度h的變化。干涉條紋是虛平板厚度相同點(diǎn)的軌跡，稱為等厚條紋。通常m1和m2的平面度很好，等厚條紋是相互平行的等間距直條紋，條紋的方向與虛平板的交棱平行。當(dāng)用擴(kuò)展光源照明時，若虛光板的厚度不大，等厚條紋就定位在虛平板表面（m1）附近，觀察這種條紋需要采用放大鏡，或者人眼直接觀察虛平板表面。當(dāng)和h都不能視為常數(shù)時，將同時對光程產(chǎn)生影響，這時條紋形狀介于等傾等厚之間，稱為混合條紋。3、非定域干涉如果光源是單色點(diǎn)光源，無論是在等傾干涉還是在等厚干涉的情況下，條紋都是非

6、定域的，采用he-ne激光器作光源，由于光源的空間相干性很好，可以將其看作點(diǎn)光源。這時用一毛玻璃屏插在干涉儀的出射光路中的任何位置，均可以觀察到干涉條紋。4、白光條紋白光照明，當(dāng)兩路相干光束的光程差為零或者零程差附近的位置，可以觀察到白光干涉條紋。中央零級為白（或黑）的彩色條紋。三、主要儀器設(shè)備he-ne激光器、白熾燈、擴(kuò)束鏡、準(zhǔn)直鏡、會聚鏡、邁克爾遜干涉儀。整個裝置包括三部分：照明系統(tǒng)、干涉系統(tǒng)和觀察系統(tǒng)，如圖1所示。1干涉系統(tǒng)邁克爾遜干涉儀，如圖2所示g1分光鏡，它是在第二表面鍍以半反射介質(zhì)膜的平行平面板。g2是一塊與g1全同的平板，成為補(bǔ)償板，它與g1平行。m1和m2都是平面反射板，兩鏡

7、的背面各有三個調(diào)節(jié)螺釘，用來調(diào)整鏡面的空間取向。m2的鏡座上還有垂直安裝的兩只微調(diào)螺釘，用來對m2的空間取向作微調(diào)。2、觀察系統(tǒng) 為了觀察不同類型的干涉，觀察系統(tǒng)可以是望遠(yuǎn)鏡、放大鏡或者是人的眼睛。3、照明系統(tǒng) 本實(shí)驗(yàn)單色光源為he-ne激光器，激光經(jīng)擴(kuò)束準(zhǔn)直，再經(jīng)l2會聚。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、觀察單色光等厚干涉條紋（1）調(diào)整及抱起使其光束基本平行于實(shí)驗(yàn)臺面，并使光斑位于鏡面中心。在毛玻璃上看到m1，m2反射形成的兩套光斑，調(diào)整m1，m2，使光斑嚴(yán)格重合。（2）在入射光路中加入擴(kuò)束鏡，并調(diào)整。這時在毛玻璃上觀察到弧形或圓形的干涉條紋。（3）加入準(zhǔn)直透鏡l1，調(diào)整l1位置，直到毛玻璃上出現(xiàn)直條紋，再

8、插入l2，毛玻璃上出現(xiàn)圓環(huán)條紋。如果條紋很多，應(yīng)該轉(zhuǎn)動手輪移動m1，使條紋減少到1-3。（4）使用微調(diào)螺桿調(diào)整m2的傾斜方向，和移動m1。觀察原干涉條紋的變化，并記錄。2、觀察單色光的等傾干涉條紋（1）在上一步觀察到的等厚條紋基礎(chǔ)上，微調(diào)，是等厚干涉間距逐漸變大，直到視場中僅有一條條紋。（2）l1后放置會聚鏡l2，并使照明在m1和m2上的光斑盡可能小。（3）觀察系統(tǒng)采用毛玻璃屏，可以看到等傾圓環(huán)。（4）移動m1觀察等傾圓環(huán)的變化，并記錄。3、測量單色光波長（1）轉(zhuǎn)動粗動手輪，使屏上的等傾條紋的數(shù)目適中（2）轉(zhuǎn)動微動手輪，可見到圓條紋緩緩向中心收縮，并在中心消失，記下讀數(shù)s1；（3）繼續(xù)向一個方

9、向轉(zhuǎn)動微調(diào)手輪，觀察條紋在中心消失50個，記下讀數(shù)s2；（4）重復(fù)三次，并作記錄4、觀察白光的彩色條紋（1）在觀察到單色等傾條紋的基礎(chǔ)上，移動m1，直到在視場中只剩下一個條紋。（2）移去毛玻璃屏，用一白熾燈照亮干涉儀，用眼睛觀察，繼續(xù)按原來方向轉(zhuǎn)動手輪，直到出現(xiàn)彩色條紋。（3）調(diào)整m2觀察彩色條紋的變化，移動m1觀察彩色條紋的變化，并做記錄。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄和處理1.記錄在實(shí)驗(yàn)過程中觀察到的現(xiàn)象，并加以解釋1) 觀察單色光等厚干涉條紋時，微調(diào)螺桿（3）和（4），或微動手輪移動m1，觀察到原等厚干涉條紋發(fā)生移動，而且間距變大。等厚干涉的發(fā)生是由于m2（虛鏡面）和m1之間存在楔角。調(diào)整螺桿（3）和

10、（4），或微動手輪都會導(dǎo)致m1和m2之間的角度和距離發(fā)生一定的變化，從而使得等厚干涉條紋發(fā)生移動或者間距發(fā)生變化。2) 在觀察白光的彩色條紋時，調(diào)整m2相當(dāng)于改變m1和m2之間的夾角，可以觀察到彩色條紋的彎曲程度和粗細(xì)發(fā)生了變化；移動m1即改變m1和m2之間的距離，可以觀察到彩色條紋由細(xì)變粗，然后又變細(xì)。2.測量單色光波的數(shù)據(jù)處理 (mm) (mm)n(nm)10.647400.663330.0159350637.620.663340.679360.0160250640.430.711360.727700.0163450653.2643.7nm相對誤差：（643.7-632.8）/632.8*

11、100%=1.7%六、思考題1補(bǔ)償平板g2的主要作用是什么？對它有什么要求？答：補(bǔ)償板g2主要是為了平衡光線在平板g1中的光程差，g2板應(yīng)該和g1板完全一樣，并且擺放位置也要與g1板平行。2為什么觀察等厚條紋時，一定要使l1出射光束為平行光？如果不滿此條件條紋是否為等厚條紋？答：如果不為平行光，則相位會有差別，不滿足等厚干涉的條件。因此不滿足此條件不是等厚條紋。3觀察等傾條紋時，要求入射光束只照亮m1和m2表面上較小區(qū)域，這有什么好處？答：由于定域深度的大小與光源的寬度成反比，照亮區(qū)域小相當(dāng)于光源的寬度變小了，因此定域的深度增大，使得在觀察條紋時更容易找到干涉條紋，并且條紋更加清晰，方便觀察和

12、計(jì)數(shù)。4請考慮利用干涉方法測量一塊均勻的已知厚度的透明平行薄片折射率的方法。調(diào)整邁克爾遜干涉儀，直至視場中等傾條紋數(shù)至最少，再在一條光路上放上該透明平行薄片，移動手輪，使得視場中的等傾條紋數(shù)再次達(dá)到最少，測得移動的距離為s，則，由此可以求得薄片的折射率。 專業(yè)：光電信息工程姓名： 學(xué)號： 日期：2012年 月 日地點(diǎn)：紫金港東1a407實(shí)驗(yàn)報告課程名稱：_物理光學(xué)實(shí)驗(yàn)_指導(dǎo)老師：_成績：_實(shí)驗(yàn)名稱： 用f-p干涉儀測量鈉黃光波長差實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)類型：_ 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵螅ū靥睿┒?shí)驗(yàn)內(nèi)容和原理（必填）三、主要儀器設(shè)備（必填） 四、操作方法和實(shí)驗(yàn)步驟五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄和處理 六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析（必

13、填）七、討論、心得一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵笱b 訂 線1、觀察多光束干涉的條紋特征2、學(xué)會法布里-珀羅干涉儀的調(diào)整，及光波微小波長差的測量2、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 法布里珀羅（f-p）干涉儀是由兩塊內(nèi)表面鍍有高反射膜（介質(zhì)膜或金屬膜）的相互平行的高平面度玻璃板或石英板組成，根據(jù)平行平面板反射單色光的多光束疊加產(chǎn)生細(xì)窄明亮干涉條紋的基本原理制造的，如圖所示，f-p干涉儀的主要部件是兩塊各有一面鍍高反射膜的玻璃板g1和g2，使鍍膜面相對，夾一層厚度均勻的空氣膜，利用這層空氣膜就能夠產(chǎn)生多光束干涉現(xiàn)象。若有一定光譜寬度的單色擴(kuò)展光源發(fā)出的發(fā)散光照明法-珀干涉儀，則在透鏡l的焦面上將形成一系列細(xì)銳的等傾亮條紋，若透鏡l

14、的光軸和干涉儀的板面垂直，則在透鏡焦面上形成一組同心圓亮條紋。通常多光束情況下觀察透射光條紋，條紋細(xì)而銳，波長差非常小的兩條光譜線的同級條紋角半徑稍有不同而能清晰的被分開，從而能直接進(jìn)行測量。所以，法-珀干涉儀（標(biāo)準(zhǔn)具）是一種高分辨率的光譜儀器，常用于研究譜線的精細(xì)結(jié)構(gòu)。當(dāng)光源發(fā)出有微小波長差的兩譜線時，由法-珀干涉儀產(chǎn)生多光束干涉條紋，對于干涉場的某一點(diǎn)，可寫出兩個相接近譜線的程差表示式： 對于不同波長的光波，所對應(yīng)的干涉級差為： 考慮干涉場中心附近的點(diǎn)（可認(rèn)為0），則可計(jì)算波長差公式為： 式中，為的平均波長，一般由低分辨率儀器測定； e為兩波長同級條紋之相對位移，e是同一波長的條紋間距ee

15、當(dāng)改變法-珀干涉儀兩板之間的間距h，兩波長條紋之相對位移為（e）=e，而相應(yīng)的兩板間距變化為（h），則有 測出兩波長條紋從一次重合到再一次重合的間距變化，即可求得兩譜線的微小波長差（）三、主要儀器設(shè)備鈉光燈、聚光燈、小孔光欄、準(zhǔn)直鏡、匯聚鏡、法-珀干涉儀、濾色片四、操作方法和實(shí)驗(yàn)步驟法布里-珀羅干涉儀外形如圖3所示，由邁克爾干涉儀改裝而成，儀器的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)與邁克爾干涉儀相同1、調(diào)整干涉儀使兩平板內(nèi)表面平行在圖4所示系統(tǒng)中，首先將兩板間距大致調(diào)整到23mm左右(切勿使兩反射面接觸)前后調(diào)整準(zhǔn)直鏡的位置，使出射光為平行光。此時通過觀察望遠(yuǎn)鏡可以看到光闌的清晰的實(shí)像，及經(jīng)平板多次反射產(chǎn)生的一系列光闌的

16、反射像，調(diào)節(jié)兩反射的微調(diào)螺絲，使反射像重合成一個，取下觀察望遠(yuǎn)鏡目鏡，物鏡變?yōu)榉糯箸R，此時可看到一組平行直條紋（多光束等厚干涉），再微調(diào)螺絲增大條紋間距，直致視場中亮度均勻一片，此時兩反射面平行。 圖4 實(shí)驗(yàn)裝置原理簡圖2、觀察鈉黃光的多光束干涉條紋隨后放入會聚透鏡，使在法-珀干涉儀平板上的光斑盡可能小，則在望遠(yuǎn)鏡焦面上即可觀察到鈉黃光雙線的多光束干涉條紋，條紋呈同心圓環(huán)。若圓環(huán)中心不在中央，可同時調(diào)節(jié)兩反射鏡微調(diào)螺絲，使兩鏡與入射光束垂直。3、測量鈉雙線的波長差調(diào)節(jié)微動機(jī)構(gòu)，改變兩鏡距離，觀察納雙線兩組條紋從重合 分離 重合的變化全過程。測量兩組條紋從一次重合到下一次重合時兩鏡間距的變化（h

17、），連測三次，求取鈉雙線波長差的平均值。注意：為了減少誤差，測出兩組條紋從開始重合 分開之間距變化，取其中間位置作為一次重合之位置進(jìn)行計(jì)算。本實(shí)驗(yàn)主要是儀器及多光束干涉條紋的觀察及測量。實(shí)驗(yàn)報告對儀器調(diào)整方法的原理及多光束干涉條紋的特征應(yīng)著重討論。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄和處理h1(mm)(開始重合位置)h2(mm)(開始分離位置)(mm)(mm)(nm)(nm)13.456013.311010.290010.59870.62073.1660023.455003.319450.271100.64053.1839033.467333.328280.278110.62433.189224 3.460113

18、.319960.280310.61943.17980相對誤差：（0.6207-0.6)/0.6*100%=3.45%造成誤差的主要原因是視場中兩個不同系列的條紋不是很好區(qū)分，會造成讀數(shù)時存在較大誤差。六、思考題1在觀察中發(fā)現(xiàn)，隨著程差的變化，條紋發(fā)生從清晰模糊清晰的變化，利用已學(xué)過的知識，解釋這一現(xiàn)象。由公式可知，當(dāng)程差發(fā)生變化，即h發(fā)成變化時，也將發(fā)生變化。隨著的變化，干涉條紋從重合的一套條紋變成了兩套條紋，因此會覺得條紋從模糊變清晰或者從清晰變模糊。2.利用已學(xué)過的雙光束和多光束干涉裝置，試提出幾種測量鈉雙線之微小波長差的方法。1.利用楊氏雙縫干涉裝置，以鈉黃光作為光源，可以得到由微小位移

19、差的兩套干涉條紋。然后由公式來計(jì)算波長。2.以鈉黃光作為光源，利用邁克爾遜干涉儀裝置得到等傾條紋，此時得到的干涉條紋時兩套有微小錯開的條紋。移動m2，記錄兩套條紋從第一次重合到第二次重合時條紋出現(xiàn)或者消失的個數(shù)m。由公式得專業(yè)：光電信息工程姓名： 學(xué)號： 日期：2012年 月 日地點(diǎn)：紫金港東1a407實(shí)驗(yàn)報告課程名稱：_物理光學(xué)實(shí)驗(yàn)_指導(dǎo)老師：_成績：_實(shí)驗(yàn)名稱： 牛頓環(huán)實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)類型：_ 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵螅ū靥睿┒?、?shí)驗(yàn)內(nèi)容和原理（必填）三、主要儀器設(shè)備（必填） 四、操作方法和實(shí)驗(yàn)步驟五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄和處理 六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析（必填）七、討論、心得一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵笱b 訂 線1、觀察光的

20、等厚干涉現(xiàn)象，熟悉光的等厚干涉的特點(diǎn)；2、用牛頓環(huán)測定平凹透鏡的曲率半徑；二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容圖3 實(shí)驗(yàn)原理圖牛頓環(huán)裝置是由一塊曲率半徑較大的平凸玻璃透鏡，以其凸面放在一塊光學(xué)玻璃平板（平晶）上構(gòu)成的，如圖3所示。平凸透鏡的凸面與玻璃平板之間的空氣層厚度從中心到邊緣逐漸增加，若以平行單色光垂直照射到牛頓環(huán)上，則經(jīng)空氣層上、下表面反射的二光束存在光程差，它們在平凸透鏡的凸面相遇后，將發(fā)生干涉。從透鏡上看到的干涉花樣是以玻璃接觸點(diǎn)為中心的一系列明暗相間的圓環(huán)（如圖4所示），稱為牛頓環(huán)。由于同一干涉環(huán)上各處的空氣層厚度是相同的，因此它屬于等厚干涉。圖4 實(shí)驗(yàn)光路圖由圖3 可見，如設(shè)透鏡的曲率半徑為，與接觸點(diǎn)

21、相距為處空氣層的厚度為，其幾何關(guān)系式為：(由于，可以略去d2得= (1)光線應(yīng)是垂直入射的，計(jì)算光程差時還要考慮光波在平玻璃板上反射會有半波損失，從而帶來的附加程差，所以總程差為：(2)產(chǎn)生暗環(huán)的條件是：d = (3)其中0，1，2，3，.為干涉暗條紋的級數(shù)。綜合(1)、(2)和(3)式可得第級暗環(huán)的半徑為：(4)由(4)式可知，如果單色光源的波長已知，測出第級的暗環(huán)半徑，即可得出平凸透鏡的曲率半徑；反之，如果已知，測出后，就可計(jì)算出入射單色光波的波長。但是用此測量關(guān)系式往往誤差很大，原因在于凸面和平面不可能是理想的點(diǎn)接觸；接觸壓力會引起局部形變，使接觸處成為一個圓形平面，干涉環(huán)中心為一暗斑。

22、或者空氣間隙層中有了灰塵，附加了光程差，干涉環(huán)中心為一亮（或暗）斑，均無法確定環(huán)的幾何中心。實(shí)際測量時，可以通過測量距中心較遠(yuǎn)的兩個暗環(huán)的半徑和的平方差來計(jì)算曲率半徑。因?yàn)閮墒较鄿p可得所以或 （5）由上式可知,只要測出 與（分別為第m 與第n 條暗環(huán)的直徑）的值，就能算出或。這樣就可避免實(shí)驗(yàn)中條紋級數(shù)難于確定的困難，還可克服確定條紋中心位置的困難。三、主要儀器設(shè)備牛頓環(huán)儀、讀數(shù)顯微鏡、鈉燈四、操作方法和實(shí)驗(yàn)步驟一、用牛頓環(huán)測量透鏡的曲率半徑1、調(diào)節(jié)牛頓環(huán)儀上螺釘，用眼睛觀察使牛頓環(huán)的中心處于牛頓環(huán)儀的中心；2、將牛頓環(huán)儀置于移測顯微鏡平臺上，開啟鈉光燈，調(diào)節(jié)半反射鏡使鈉黃光充滿整個視場，此時顯

23、微鏡中的視場由暗變亮；3、調(diào)節(jié)顯微鏡，直至看清干涉條紋；4、觀察條紋的分布特征。查看各級條紋的粗細(xì)是否一致，條紋間隔是否一樣，并解釋；5、測量透鏡的直徑。6、自擬表格記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄和處理1.觀察條紋的分布特征，可以發(fā)現(xiàn)牛頓環(huán)中心是暗斑，粗細(xì)和間隔不一致?？芍?，暗條紋的半徑的平方和級數(shù)成正比，因此級數(shù)越大時，暗條紋的間距會越小。2.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)序號mndm（mm）dn（mm）r（mm)平均r（m）1133.684.892.2002.1372465.416.252.078311156.627.342.132六、思考題1.能否用牛頓環(huán)裝置測量非球面的曲率？ 如果曲率變化比較慢的情況下，可

24、以將非球面近似為球面，因此可以測量。2. 若看到的牛頓環(huán)局部不圓，這說明了什么？ 說明被測量的透鏡表面有缺陷，如凸出，凹陷等。專業(yè)：光電信息工程姓名： 學(xué)號： 日期：2012年 月 日地點(diǎn)：紫金港東1a407實(shí)驗(yàn)報告課程名稱：_物理光學(xué)實(shí)驗(yàn)_指導(dǎo)老師：_成績：_實(shí)驗(yàn)名稱： 汞綠線精密譜線測量實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)類型：_ 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵螅ū靥睿┒?shí)驗(yàn)內(nèi)容和原理（必填）三、主要儀器設(shè)備（必填） 四、操作方法和實(shí)驗(yàn)步驟五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄和處理 六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析（必填）七、討論、心得一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵笱b 訂 線1、了解法布里-珀羅標(biāo)準(zhǔn)具的結(jié)構(gòu)，學(xué)會使用標(biāo)準(zhǔn)具。2、用法布里-珀羅標(biāo)準(zhǔn)具測定汞綠線（=546.

25、07nm）的精細(xì)結(jié)構(gòu)。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容用高分辨分光儀器觀察某些光譜線時，可以看到一些譜線包含有許多細(xì)微結(jié)構(gòu)，這些細(xì)微結(jié)構(gòu)稱為光譜線的精細(xì)結(jié)構(gòu)，利用法布里-珀羅標(biāo)準(zhǔn)具可以觀察到汞綠線（=546.07nm）的精細(xì)結(jié)構(gòu)。法布里-珀羅標(biāo)準(zhǔn)具是由兩塊內(nèi)表面鍍有高反射膜的相互平行的高平面度玻璃板組成， 在內(nèi)表面之間形成多次反射以產(chǎn)生多光束之間的干涉（圖1），兩外表面與內(nèi)表面分別做成一小楔角，用以防止對內(nèi)表面反射光的干擾，兩內(nèi)表面的間隔做成固定式的，一般是由膨脹系數(shù)很小的銦鋼制成空心圓柱形間隔器。用有一定光譜寬度的單色擴(kuò)展光源發(fā)出的發(fā)散光照射法布里-珀羅標(biāo)準(zhǔn)具，則在透鏡的焦面上將形成一系列希瑞的等傾亮條紋，當(dāng)透

26、鏡的光軸與標(biāo)準(zhǔn)具的板面垂直時，透鏡焦面上形成一組同心圓條紋。通常，多光束干涉情況下觀察透射光干涉條紋，條紋細(xì)而銳，波長差非常小的兩條譜線的同級條紋的角半徑稍有不同而能被清晰地分開，從而能直接進(jìn)行測量。若是被測譜線的波長范圍，則用來測量此譜線的精細(xì)結(jié)構(gòu)的法布里-珀羅標(biāo)準(zhǔn)具的參數(shù)選配應(yīng)滿足條件式中， 稱為標(biāo)準(zhǔn)具常數(shù)或自由光譜范圍，他表示與間距h相對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)具所能測量的最大波長范圍；稱為標(biāo)準(zhǔn)具的分辨本領(lǐng)，為相應(yīng)h，r時標(biāo)準(zhǔn)具所能分辨的最小波長差。另外，由等傾干涉知識可知，在焦距f的透鏡焦面上形成的干涉條紋中，從中心向外數(shù)第n個亮圓條紋的直徑為 ，式中是干涉級小數(shù)。因此，測出第p和第q個亮紋的直徑dp

27、、dq，則有關(guān)系式故有：，式中，是波長的干涉圓環(huán)中心干涉級小數(shù)。如對各個波長的圓環(huán)分別求出中心干涉小數(shù)，則由中心處的光程差關(guān)系式：可得到波長差表式：式中，與分別表示精細(xì)結(jié)構(gòu)中相近強(qiáng)度譜線的平均波長和強(qiáng)度最大的主線的波長；是同一波長的多個干涉圓直徑求得的的平均值。三、主要儀器設(shè)備汞燈、聚光燈、光闌、準(zhǔn)直鏡、干涉濾光片、會聚鏡、法-珀標(biāo)準(zhǔn)具、cmos四、操作方法和實(shí)驗(yàn)步驟如圖2所示，用發(fā)散光照射fp標(biāo)準(zhǔn)具，并由會聚透鏡接收，則在透鏡焦面上形成汞綠線的精細(xì)結(jié)構(gòu)。汞綠線的精細(xì)結(jié)構(gòu)主要由汞的同位素產(chǎn)生的譜線形成，其中產(chǎn)生譜線，線是汞綠線的主線，中心波長，本實(shí)驗(yàn)測量的譜級，干涉濾光片的中心波長為546.1

28、nm。1 按圖2布置大致安排光路，使各元件等高；2 標(biāo)準(zhǔn)具調(diào)整本實(shí)驗(yàn)選用間距h=5mm的法布里-珀羅的標(biāo)準(zhǔn)具，標(biāo)準(zhǔn)具反射面多層介質(zhì)高反膜的反射率r=0.95,標(biāo)準(zhǔn)具上配有一個微調(diào)支架，支架可前后左右微動10左右。標(biāo)準(zhǔn)具兩平板的平行性可通過調(diào)整各平行螺釘，使各螺釘受力差不多。用單色擴(kuò)展光源照明，自習(xí)調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)具兩平板調(diào)平螺釘，使光闌及其像完全重合，這時可以看到干涉條紋，使圓條紋盡量清晰，表明兩平板基本平行。再仔細(xì)調(diào)節(jié)其中一板的微動螺釘，直到眼睛上下左右移動時各干涉圓環(huán)的大小不變，即干涉環(huán)的中心沒有變化，而僅僅是圓環(huán)整體隨眼睛一起平動，此時兩平板嚴(yán)格平行，得到理想的等傾條紋。3、精細(xì)結(jié)構(gòu)的測量（1）

29、按圖2所示光路放入準(zhǔn)直物鏡，利用自準(zhǔn)直方法調(diào)整準(zhǔn)直鏡位置，使從準(zhǔn)直鏡出射的光為平行光。在干涉濾光片和標(biāo)準(zhǔn)具之間放入會聚透鏡，使會聚（或發(fā)散）光照明標(biāo)準(zhǔn)具，并在標(biāo)準(zhǔn)具上有足夠啊的光斑，加入接收系統(tǒng)，使從標(biāo)準(zhǔn)具出射的光照射另一會聚鏡，并在其后焦面上形成清晰地同心圓條紋。（2）用coms（或讀數(shù)顯微鏡）接收干涉圖樣，用“干涉圖樣標(biāo)測”測出中心附近譜線的三個亮圓環(huán)的位置（即所對應(yīng)的像素值）。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄和處理干涉圖樣如圖：(mm)(mm)( mm2)(mm2)(nm)線49213735512602545936-0.743-0.7240.008684581752838008946965-0.7054

30、0822618233124線50112937213838445968-1.010-1.0154681643049241645760-1.0200.0066542520921646656線50912138815054445568-1.304-1.23847715332410497648332-1.17243619823856644六、思考題1.由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，驗(yàn)證是常數(shù)由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，線：=92901（nm2）線：=91728（nm2）線：=93900（nm2）可以求出三者的均值為92843，標(biāo)準(zhǔn)差為887，相對于差值來說這個標(biāo)準(zhǔn)差很小，因此可以認(rèn)為是常數(shù)2對光譜進(jìn)行精細(xì)結(jié)構(gòu)分析，根據(jù)什么條件選擇法

31、-珀標(biāo)準(zhǔn)具？本實(shí)驗(yàn)中選用h=5mm的法-珀標(biāo)準(zhǔn)具，試分析原因。答：用法珀標(biāo)準(zhǔn)具測量兩相近波長的波長差，目標(biāo)光線的波長差須滿足：()min=()s.r；h=5mm，所以（）s.r=0.0298nm，大于所要測的波長差，因此可以用來測量。3用本實(shí)驗(yàn)裝置能否測定鈉雙線？為什么？答：不能。因?yàn)槟请p線的波長差為0.6nm，而該標(biāo)準(zhǔn)具的測量范圍為0.000487nm0.0298nm，其不在該標(biāo)準(zhǔn)具的測量范圍之內(nèi)。專業(yè)：光電信息工程姓名： 學(xué)號： 日期：2012年 月 日地點(diǎn)：紫金港東1a407實(shí)驗(yàn)報告課程名稱：_物理光學(xué)實(shí)驗(yàn)_指導(dǎo)老師：_成績：_實(shí)驗(yàn)名稱： 激光平面干涉儀實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)類型：_ 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵螅ū靥睿┒?shí)驗(yàn)內(nèi)容和原理（必填）三、主要儀器設(shè)備（必填） 四、操作方法和實(shí)驗(yàn)步驟五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄和處理 六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析（必填）七、討論、心得一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵笱b 訂 線1、了解激光平面干涉的結(jié)構(gòu)原理及裝調(diào)方法；2、組裝平面干涉儀，獲取干涉圖；3、學(xué)會從干涉圖分析被測光學(xué)零件的面形誤差。3、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容he-ne激光器發(fā)出的激光經(jīng)擴(kuò)束準(zhǔn)直后，直接入射到標(biāo)準(zhǔn)平板和待測平板。激光平面干涉儀是通過觀察標(biāo)準(zhǔn)平面與被檢平面之間的楔形空氣層所產(chǎn)生的等厚干涉條紋的變形情況來檢測待