文档介绍：目录一、 弓丨言 1二、 实验重点 1三、 实验原理 11、 多光朿干涉原理 12、 多光束干涉条纹的光强分布 23、 F—P干涉仪的主要参数 3四、 实验仪器 3五、 实验内容 31、 操作内容 32、 操作注意事项 4六、 原始数据及数据处理 51>原始数据列表 52、数据处理 5七、 误差分析 7八、 问题讨论 8九、 研究拓展 91、 多光束干涉透射光强的推导 92、 公式的推导 10十、小结 10摘要:本实验利用多光束干涉原理,先以钠光灯扩张光源照明,通过法布里・珀***涉仪获得并研究多光束干涉的等倾条纹,测量钠双线的波长差,然后借助读数显微镜测量氨氛激光干涉圆环的直径Di,验证常数,并且测定反射面已、P2的间距。关键词:多光束干涉、法布里一珀***涉仪、钠双线、氨氤激光•、引言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一珀***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,多光束干涉原理述在激光器和光学薄膜理论小有重要的作用,是制作干涉仪器屮干涉滤光片和激光共振腔的基本构型。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,rti同一入射振动分!1!,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,故屈定域干涉。对两表而互相平行的平而薄膜,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。、实验重点1、 了解F-P干涉仪的特点和调节;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;3、 巩固一元线性回归方法在数据处理中的应用。三、实验原理1、多光束干涉原理F-P干涉仪曲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,平行板的外表而冇一个很小的楔角(见图1)。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]、2、3、……和多束平行的反射光F、2\3\……-在这两组光中,相邻光的位相差都相同,振幅则不断衰减。位相差由给出。其中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,为光在反射而上的入射角,为光波波长。由光的干涉可知即透射光将在无穷远或透镜的焦平面上产生形状为同心I员I的等倾干涉条纹。2、多光束干涉条纹的光强分布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,反射光的振幅为,…;透射光的振幅为,透射光的振幅为,…。式屮为光在n—n界面上的振幅反射系数,「为光在界面上的振幅反射系数,为光从F进入n界面的振幅透射系数,t为光从n进入F界面的振幅透射系数。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。透射光在透镜焦平而上所产生的光强分布应为无穷系列光束的相干叠加。可以证明透射光强最后可以写成: f」式中,为入射光强,为光强的反射率。图310表示对不同的R值与位相差 图3的关系。由图可见,的位置由决定,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0光所得的干涉亮条纹就越细锐。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,即。令时,强度降为一半,这时应满足:代入并考虑到是一个约等丁的小量,,故有: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,我们引入半角宽度。由前面公式得岀: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,反射光的振幅为,…;透射光的振幅为,透射光的振幅为,…。式屮为光在n—n界面上的振幅反射系数,「为光在界面上的振幅反射系数,为光从F进入n界面的振幅透射系数,t为光从n进入F界面的振幅透射系数。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。透射光在透镜焦平而上所产生的光强分布应为无穷系列光束的相干叠加。可以证明透射光强最后可以写成: f」式中,为入射光强,为光强的反射率。图310表示对不同的R值与位相差 图3的关系。由图可见,的位置由决定,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0光所得的干涉亮条纹就越细锐。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,即。令时,强度降为一半,这时应满足:代入并考虑到是一个约等丁的小量,,故有: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,我们引入半角宽度。由前