文档介绍：:..基础物理实验研究性报告2020年2020年度多光束干涉研究性实验报告新版第一作者:陈凯翔学号:14051174院系:电子信息工程学院目录摘要 1实验重点 2实验原理 21、多光束干涉原理 22、多光束干涉条纹的光强分布 23、F—P干涉仪的主要参数 4实验仪器 4实验内容 41、操作内容 42、操作提示 53、操作注意事项 6原始数据及数据处理 61、原始数据列表 62、数据处理 7误差概括分析 8课后思考题 81、多光束干涉透射光强的推导 92、F-P干涉仪的分辨本领 9嵌套误差的深入思考 9实验总结以及建议 11参考文献 11实验数据照片 12摘要本实验内容为利用F-P干涉仪测算钠黄光双线光谱的波长差,经过实验操作,让我们对自由光谱范围、分辨本事等概念有进一步的认识。实验过程中利用两套条纹的嵌套作为测量的判据,要求条纹恰好在处于间隔的中间位置,而非两套条纹的重合(虽然指导书指出这样同样可行),却实际操作过程之中产生为何如此的疑虑,在完成实验报告的基本项目基础上,本文还会探究不严格的嵌套作为实验误差对实验结果的影响,并结合实际操作与理论分析实验中减小误差手段的效果。最后归纳总结收获与感想。关键词:F-P干涉仪;波长差;嵌套;误差实验重点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。实验原理1、多光束干涉原理F-P干涉仪由两块平行的平面玻璃板或石英板组成,在其相正确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)。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’、……。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,为光在反射面上的入射角,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圆的等倾干涉条纹。2、多光束干涉条纹的光强分布图1图2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,…。式中为光在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,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。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。透射光在透镜焦平面上所产生的光强分布应为无穷系列光束的相干叠加。能够证明透射光强最后能够写成:式中,为入射光强,为光强的反射率。图3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,由透射光所得的干涉亮条纹就越细锐。条纹的细锐程度能够经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于0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,引入半角宽度。由于是一个小量,故可用微分代替,故,.略去负号不写(只考虑大小),并用代替2d则有:它表明反射率R越高,条纹越细锐,间距d越大,条纹也越细锐。3、F—P干涉仪的主要参数表征多光束干涉装置的主要参数有两个,即代表仪器能够测量的最大波长差和最小波长差,它们分别被称为自由光谱范围和分辨本事。①自由光谱范围对一个间隔d确定的F-P干涉仪,能够测量的最大波长差是受到一定限制的。对两组条纹的同一级亮纹而言,如果它们的相对位移大于或等于其中一组的条纹间隔,就会发生不同条纹间的相互交叉,从而造成判断困难,我们把刚能保证不发生重序现象所对应的波长范围称为自由光谱范围。它表示用给定标准具研究波长在附近的光谱结构时所能研究最大光谱范围。能够证明:②分辨本事另一个重要的参量是它所能分辨的最小波长差,就是说,当波长差小于这个值时,两组条纹不再能分辨开。常称为分辨极限,而把称作分辨本事。且能够证明:表示在两个相邻干涉条纹之间能够被分辨的条纹的最大数目。因此分辨本事有时也称为标准局的精细常数。它只依赖于反射膜的反射率,R越大,能够分辨的条纹数越多,分辨率越高。实验仪器法布里-珀***涉仪(带望远镜)、钠灯(带电源)、He-Ne激光器(带电源)、毛玻璃(画有十字线)、扩束镜、消色差透镜、读数显微镜、支架以及供选做实验用的滤色片(绿色)、低压***灯等。