文档介绍：薃Forpersonaluseonlyinstudyandresearch;mercialuse袂羈袇蚃基础物理实验研究性报告芃多光束干涉和法布里—珀***涉仪蚀蚆螃蚄第一作者:周乾琳11021211***第二作者:雷亚雄11021212虿袃目录螀衿一、引言 2蒇二、实验目的 2羃三、实验原理 2膁1、多光束干涉原理 2薁2、多光束干涉条纹的光强分布 3膆3、F—P干涉仪的主要参数 4羃四、实验仪器 5薂五、实验内容 5聿1、操作内容 5羅2、操作提示 6肂3、操作注意事项 7羃六、原始数据及数据处理 7螁1、原始数据列表 7羈2、数据处理 8膂七、误差分析 10肀1、测钠光双线波长差 10腿2、验证Di2-Di-12=常数,并测量间距 10螇3、误差产生的原因: 10节八、实验改进 11蒁(一)关于两反射面角度的影响的讨论及解决办法 11袁(二)法布里-珀***涉仪内部结构方面的简单分析及改进建议 12薆九、课后思考题: 13薆十、附录 14袂1、多光束干涉透射光强的推导 14荿2、F-P干涉仪的分辨本领 14蕿十一、小结 15蚆芃肀莈螆螄薈膆袆袀芀一、引言袅1899年法国物理学家法布里和珀罗创制了以他们名字命名的法布里-珀***涉仪(简F-P干涉仪)。用(相位相同的)多光束干涉,可以获得细锐明亮且暗纹较宽的明条纹。因此一直是长度计量和研究光谱超精细结构的有效工具,多光束干涉原理还在激光器和光学薄膜理论中有重要的作用,是制作干涉仪器中干涉滤光片和激光共振腔的基本构型。羆等倾干涉入射光经薄膜上表面反射后得第一束光,折射光经薄膜下表面反射,又经上表面折射后得第二束光,这两束光在薄膜的同侧,由同一入射振动分出,是相干光,属分振幅干涉。若光源为扩展光源(面光源),则只能在两相干光束的特定重叠区才能观察到干涉,故属定域干涉。对两表面互相平行的平面薄膜,干涉条纹定域在无穷远,通常借助于会聚透镜在其像方焦面内观察。芁二、实验目的蚈1、了解F-P干涉仪的特点和调节;羈2、用F-P干涉仪观察多光束等倾干涉并测定钠光双线的波长差和膜厚;肆3、巩固一元线性回归方法在数据处理中的应用。蚂三、实验原理蒀1、多光束干涉原理蚇F-P干涉仪由两块平行的平面玻璃板或石英板组成,在其相对的内表面上镀有平整度很好的高反射率膜层。为消除两平板相背平面上反射光的干扰,平行板的外表面有一个很小的楔角(见图1)。膅多光束干涉的原理如图2所示。自扩展光源上任一点发出的一束光,入射到高反射率的平面上后,光就在两者之间多次往返反射,最后构成多束平行的透射光1、2、3、……和多束平行的反射光1’、2’、3’、……。肃在这两组光中,相邻光的位相差δ都相同,振幅则不断衰减。位相差δ由袈δ=2π∆Lλ=2πλ2ndcosθ=4πndcosθλ蒆给出。其中∆L=2ndcosθ是相邻光线的光程差;n和d分别为介质层的折射率和厚度,θ为光在反射面上的入射角,λ为光波波长。膅由光的干涉可知膀2ndcosθ=kλ亮纹k+12λ暗纹薀即透射光将在无穷远或透镜的焦平面上产生形状为同心圆的等倾干涉条纹。芅2、多光束干涉条纹的光强分布芅薁图1图2肈下面来讨论反射光和透射光的振幅。设入射光振幅为A,则反射光A1’的振幅为Ar',反射光A2’的振幅为At'rt,…;透射光A1的振幅为At't,透射光A2的振幅为At'rrt,…。式中r'为光在n’-n界面上的振幅反射系数,r为光在n-n’界面上的振幅反射系数,t'为光从n’进入n界面的振幅透射系数,t为光从n进入n’界面的振幅透射系数。芈由光的干涉可知,透射光将在无穷远或透镜的焦平面上产生形状为同心圆的干涉条纹,属等倾干涉。莅透射光在透镜焦平面上所产生的光强分布应为无穷系列光束A1、A2、A3、…的相干叠加。可以证明透射光强最后可以写成:羂It=I01+4R(1-R)2sin2δ2蝿式中,I0为入射光强,R=r2为光强的反射率。图3表示对不同的R值It/I0与位相差图3δ的关系。由图可见,It的位置由δ决定,与R无关;但透射光强度的极大值的锐度却与R的关系密切,反射面的反射率R越高,由透射光所得的干涉亮条纹就越细锐。肇条纹的细锐程度可以通过所谓的半值宽度来描述。由上式可知,亮纹中心的极大值满足sinδ2=0,即δ0=2kπ,k=1,2,…。令δ=δ0+dδ=2kπ+dδ时,强度降为一半,这时δ应满足:蒅莂4Rsin2δ2=(1-R)2芇代入δ0=2kπ并考虑到dδ是一个约等于0的小量,sinδ2≈δ2,故有:螅4R(dδ2)2=1-R2,dδ=1-RR薅dδ是一个用相位差来反映半值位置的量,为了用更直观的角度来反映谱线的宽窄,引入半角宽度∆θ=2dθ。由于dδ是一个小量,故可用微分代替,故dδ=-4πndsinθdθλ,dθ=-(