法布里——珀羅F—P干涉實(shí)驗(yàn)11

1、實(shí)驗(yàn)名稱： 法布里珀羅（FP）干涉實(shí)驗(yàn)姓名 學(xué)號(hào) 班級(jí) 評(píng)分桌 號(hào) 教 室 第一實(shí)驗(yàn)樓樓119 實(shí)驗(yàn)時(shí)間 20 年 月 日 時(shí)段 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?熟悉法布里珀羅（FP）干涉儀的結(jié)構(gòu)、原理、特點(diǎn)和調(diào)節(jié)方法。2學(xué)會(huì)用FP干涉儀測(cè)量單色光波長(zhǎng)及鈉光雙線的波長(zhǎng)差。二、實(shí)驗(yàn)儀器FP干涉儀，He-Ne激光器，鈉光燈。 光 路 圖三、實(shí)驗(yàn)原理1儀器結(jié)構(gòu) FP干涉儀是一種多光束干涉裝置。由法國(guó)物理學(xué)家C.法布里和A.珀羅于1897 年發(fā)明 。其結(jié)構(gòu)如圖1，P1和P2是兩塊具有很小楔角的平板玻璃，相對(duì)兩面互相平行，并涂有高反射率涂層，兩板間用殷鋼環(huán)隔離并固定。這種間距固定不變的干涉儀常稱作標(biāo)準(zhǔn)

2、具。2干涉原理從擴(kuò)展光源任一點(diǎn)發(fā)出的光束射在平板P1上經(jīng)折射后在兩鍍膜平面間進(jìn)行多次來(lái)回反射，構(gòu)成多個(gè)平行且相干的投射光，和多個(gè)平行且相干的反射光。這一系列相互平行且相鄰兩光程差相等的透射光束經(jīng)透鏡會(huì)聚，在透鏡焦平面上產(chǎn)生多光束干涉。本實(shí)驗(yàn)所觀察的是透射光束。設(shè)入射光的振幅為a，P1和P2的透射系數(shù)分別為t1和t2，兩表面的反射系數(shù)均為r，則各透射光的振幅幾乎相等。這些等振幅的多光束干涉條紋將是銳利的（細(xì)窄而且明亮）。相鄰?fù)渡涔馐南辔徊顬?。（1）式中n為兩內(nèi)表面之間空氣的折射率，d為兩內(nèi)表面的間距，是內(nèi)反射角，為內(nèi)反射的相變，為真空中的波長(zhǎng)。當(dāng) 時(shí)（m為整數(shù)），得到最大光強(qiáng)，稱為干涉的主最

3、大。在兩個(gè)相鄰的主最大之間分布著多個(gè)暗條紋。若僅考察視場(chǎng)中心的少數(shù)條紋，此時(shí)，可近似認(rèn)為光線垂直入射0，在此小范圍內(nèi)可認(rèn)為相變?yōu)橐怀?shù)，對(duì)空氣n1,故（1）變成： （2）改變d，將伴隨條紋的“涌”“陷”。由（2）可知與條紋“涌”“陷”數(shù)N間的關(guān)系為： （3）利用（3）可以測(cè)出波長(zhǎng)，也可以測(cè)納黃光D雙線波長(zhǎng)差。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1FP干涉儀的調(diào)節(jié)本實(shí)驗(yàn)用望遠(yuǎn)鏡觀察FP干涉儀的干涉條紋。將P1和P2距離調(diào)至1mm，用擴(kuò)束的He-Ne激光作為光源，自P1到P2照射。激光透過(guò)干涉儀的兩平板P2、P1后，由望遠(yuǎn)鏡看到多個(gè)像點(diǎn)，表明干涉儀的兩膜面并未平行。耐心調(diào)節(jié)P1、P2后的三個(gè)螺絲（注意螺釘不可擰得過(guò)緊），

4、使多個(gè)光點(diǎn)重合，此時(shí)大致上兩內(nèi)表面平行。裝上觀察屏，如果P1、P2平行則能在觀察屏上看到干涉條紋。否則，重新調(diào)節(jié)P1、P2后的三個(gè)螺絲。進(jìn)一步調(diào)節(jié)兩個(gè)拉簧螺絲進(jìn)行微調(diào)，以得到圓心居中且比較清晰的干涉條紋。以增加方向旋轉(zhuǎn)鼓輪，直至干涉圓紋中心出現(xiàn)“涌出”（或陷入），此時(shí)空程誤差亦被消除。2測(cè)氦一氖激光的波長(zhǎng)開始時(shí)（N0）記下P1鏡的位置（d0）。緩慢而均勻地旋轉(zhuǎn)鼓輪，記數(shù)從干涉圓紋中心“涌出”（或陷入）的條紋數(shù)，每隔20個(gè)條紋記一次P1的位置（d0、d20、d40、d60d180）。利用得到的數(shù)據(jù)計(jì)算激光波長(zhǎng)，并用不確定度完整表示測(cè)量結(jié)果。 單位 mm 精度10-4mmd0d20d40d60d8

5、0d100d120d140d160d180d100dod120d20d140d40d160d60d180d80 =( )= mmud= mm （寫出計(jì)算關(guān)系式） = mm = nmu mm= nm 激光波長(zhǎng)測(cè)量結(jié)果： 3測(cè)量?jī)赦c黃光波長(zhǎng)差在上面實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，取掉激光器，換上帶毛玻璃片鈉光燈，使光束經(jīng)毛玻璃漫散射后成為均勻的擴(kuò)展面光源照亮分束板P1。先調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡目鏡使叉絲清晰，再通過(guò)望遠(yuǎn)鏡向著P1觀察，將看到圓形等傾干涉條紋。緩慢地旋轉(zhuǎn)粗調(diào)手輪移動(dòng)P1，記取與相鄰的兩條譜線（亮紋）中心重合時(shí)相應(yīng)的位置，記下P1位置d1（只記錄到10-2mm的精度即可）。繼續(xù)移動(dòng)P1鏡，找到下一個(gè)相鄰的兩條譜線（亮紋）中心重合時(shí)相應(yīng)的位置，記下P1位置d2，繼續(xù)移動(dòng)P1，重復(fù)六次，采用逐差法求出， 計(jì)算鈉光D雙線波長(zhǎng)差取589.3nm），用不確定度完整表示測(cè)量結(jié)果。 單位 mm 精度10-2mmd1d2d3d4d5d6= ( d4- d1)+ ( d5- d2)+ ( d6- d3)= mmud= mm （寫出計(jì)算關(guān)系式） mm =nmu mm