FP干涉仪实验的学习教案

FP干涉仪实验的学习教案第1页/共19页2

实验仪器和装置F-P干涉仪测微目镜会聚透镜低压钠灯毛玻璃灯窗挡板第2页/共19页3*注意：G1，G2板可移动—光程可调镀高反射膜入射角

镀高反射膜F-P干涉仪的原理F-P干涉仪的结构和原理主要结构:两块各有一面镀高反射膜的玻璃板，镀膜面相对，夹一层厚度均匀的空气膜。基本原理: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.多光束薄膜干涉接收屏会聚透镜LG2G1S第3页/共19页4

F-P干涉仪工作原理*注意：G1，G2板可移动—光程可调入射角

镀高反射膜镀高反射膜F-P干涉仪的原理多光束干涉条纹图案的形成:当两表面严格平行时，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

=2ndcos通过计算可得透射光束叠加后的光强I`有极大值和极小值。接收屏上有明暗相间的干涉条纹。接收屏会聚透镜LG2G1S第4页/共19页5镀高反射膜入射角

镀高反射膜

思考关于F-P干涉仪结构的思考为避免没有涂反射膜的表面反射光产生干涉，两块平板通常做成锲形，锲角约1`到10`。提问1：为什么G1和G2两反射面要做成锲形？?接收屏会聚透镜LG2G1第5页/共19页6镀高反射膜入射角

镀高反射膜

思考关于F-P干涉仪结构的思考提问２：接收屏的放置位置有要求吗？提问３：为什么要采用扩张光源照明？在接收屏上应该形成什么样的干涉条条纹？f?ro接收屏会聚透镜LG2G1SO`第6页/共19页7

实验原理*注意：G1，G2板可移动—光程可调——多光束薄膜干涉的应用镀高反射膜入射角

镀高反射膜=2ndcos:单色光的入射角d:G1和G2之间的距离n:介质折射率(空气，n=1）相邻光束的光程差

干涉形成明暗相间的圆环接收屏会聚透镜LG2G1S第7页/共19页8——测定钠黄双线的波长差其中可为二波长平均值的平方。对钠黄双线，可取（589．3nm)2

根据原理推导：钠双黄线的波长差用以下公式计算：

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。波长变化一个周期，两镜面G1、G2的距离差钠双线的波长差法布里-玻罗干涉仪的两套干涉圆环实验原理第8页/共19页9

概述：利用干涉原理测量光程差从而测定有关物理量的光学仪器。

F-P干涉仪的应用两束相干光光程差变化干涉条纹移动测量引起光程差变化的相关物理量优势：利用波长为测量手段精度高。第9页/共19页10

引起两束相干光间光程差变化的物理量是哪些?

=2ndcos

两物理量：几何路程(两反射镜间距)d介质折射率nn恒定,d改变——F-P干涉仪。

d恒定,n改变——F-P标准具。应用：长度的精密测量、折射率的测定、波长的测量、用作高分辨率光谱仪。思考——F-P干涉仪哪些应用？第10页/共19页11Gl和G2两个镜面相距1mm。

调节镜面平行会聚透镜汇聚光线

实验内容及步骤1、调整F-P干涉仪能够观察到多光束干涉的条纹图案调节过程中切勿使两镜相碰。第11页/共19页12

装上低压钠灯灯窗挡板，可能出现以下两种现象:

现象1、如果通过镜面观察光束反射形成一系列光点，说明两镜面是否平行？如何调节？现象2、光点重合，表明两镜面基本平行。水平调节垂直调节第12页/共19页132、测定钠黄双线的波长差

在移动测微螺旋动镜改变G1和G2距离的过程中，可以发现，在某距离上，这两套干涉环会重叠起来，而在另一长度上，一套干涉环恰好夹在另一套干涉环中间。

注意：实验测得的D1、D2的差并不是真正G1、G2变化的距离。实际真正G1、G2变化的距离d2-d1=(D2-D1)/K；K=20或50两环互相居中,记录G1和G2的相对初始位置D1改变G1和G2的距离,两环相互靠近.两环再次居中,记录G1和G2的相对位置D2?

根据原理推导：钠双黄线的波长差

第13页/共19页14代入公式计算出钠双线波长差：D1D2D2-D1d2-d1第一组第二组第三组平均值︱d2-d1

︱

数据记录及处理第14页/共19页151、实验中两镜面不得相碰，造成设备损伤。2、仪器轻拿轻放，防止碰撞和震动，以防止两镜面擦伤。3、禁止用手触及光学零件的透光表面。4、转动测微螺旋和调节螺丝时动作要轻，不要急促右斜向用力。5、禁止调节F-P干涉仪内侧的镜面。

实验注意事项第15页/共19页16为什么选择一套干涉环恰好夹在另一套干涉环中间时记录数据？实验值和理论值有误差吗？你认为产生误差的原因是什么？为什么记录数据时两镜面距离为1mm为宜？为什么在调两镜面平行的过程中不能调节内侧的镜面？

数据处理及操作思考题第16页/共19页17迈克尔逊干涉仪产生的干涉条纹法布里玻罗干涉仪产生的干涉条纹１、根据实验原理，Ｆ－Ｐ干涉仪形成的干涉环视场中心的级次高还是低？条纹间距从内到外有何变化？２、F-P干涉仪产生干涉条纹和迈克尔逊干涉仪产生的干涉条纹有什么不同？哪个精度更高些？

作业思考题第17页/共19页18注意：实验中会出现的几种现象及解决方法无法调出环，这时主要调节前镜面螺丝，学生没有调节基准平行。调的环一半明一半暗，还是两