文档介绍：基础物理实验研究性报告
多光束干涉和法布里-珀***涉仪
——实验报告及减小误差的实验方法改进
目录
摘要 2
引言 2
一、实验目的 2
二、实验原理 2
（一）多光束干涉原理 3
（二）多光束干涉条纹的光强分布 4
（三）F-P干涉仪的主要参数 5
三、实验仪器 7
四、实验内容 7
五、具体操作 9
六、数据处理 10
（一）测定钠光波长差 10
（二）显微镜测量氦氖激光干涉圆环的直径D，验证Di+12-Di2=常数，测定P1、P2的间距。 12
（三）测***灯绿光波长 15
七、误差分析 16
（一）误差衡量 17
（二）原因分析 17
八、实验改进 18
（一）关于两反射面角度的影响的讨论及解决办法 18
（二）法布里-珀***涉仪内部结构方面的简单分析及改进建议 20
九、实验感想 22
（一）本实验的操作感想 22
（二）撰写研究性报告的感想与收获 22
（三）基础物理实验学年总结 23
参考文献 23
摘要
本文以“多光束干涉和法布里-珀***涉仪”实验报告为根据，详细简介了“多光束干涉和法布里—珀***涉仪”这一实验原理以及详细实验过程，并通过实验获得数据进行了严格数据解决和有关不拟定度计算。在实验过程以及数据解决基本上，通过进一步思考，提出与实验误差关于探讨，及对实验及数据解决也许改进，以及自己对于基本物理实验感受。
核心词：F-P干涉仪，多光束干涉，误差，实验改进
引言
法布里-珀***涉仪简称F-P干涉仪，1899年由法国物理学家法布里和珀罗创制，是运用多光束干涉原理设计一种干涉仪。它特点是可以获得十分细锐干涉条纹，因而始终是长度计算和研究光谱超精细构造有效工具，多光束干涉原理还在激光器和光学薄膜理论中有着重要应用，是制作光学仪器中干涉滤光片和激光共振腔基本构型。因而本实验有着广泛应用背景。
一、实验目
1、理解法布里-珀***涉仪特点和调节；
2、用法布里-珀***涉仪观测多光束等倾干涉并测量钠双线波长差和膜厚；
3、巩固一元线性回归法在数据解决中应用。
二、实验原理
（一）多光束干涉原理
F-P干涉仪由两块平行平面玻璃板或石英板构成（如图1）。
图 1
在其相对内表面上镶有平整度较好高反射率膜层。为消除两平板相背平面上反射光干扰，平行板外表面上有一种很小楔角（如图2）。
图 2 图 3
多光束干涉详细原理如图3所示。自扩展光源上任一点发出一束光入射到高反射率平面上后，光就在两者之间多次来回反射，最后构成多束平行透射光1,2,3，⋯。
在这两组光中，相邻光位相差δ都相似，振幅则不断衰减。位相差δ由
δ=2π∆Lλ=2πλ2ndcosθ=4πndcosθλ
给出。式中∆L=2ndcosθ是相邻光线光程差；n和d分别为介质层折射率和厚度，
θ为光在反射面上入射角，λ为光波波长。由光干涉可知
2ndcosθ=kλ 亮纹k+12λ 暗纹
即透射光将在无穷远或透镜焦平面上产生形状为同心圆等倾干涉条纹。
（二）多光束干涉条纹光强分布
下面来讨论反射光和透射光振幅。设入射光振幅为A，则反射光A1'振幅为Ar'，反射光A2'振幅为At'rt,⋯；透射光A1振幅为At't，透射光A2振幅为At'rrt,⋯。式中，r'为光在n'-n界面上振幅反射系数，𝑟为光在n'-n界面上振幅反射系数，t'为光从n'进入n界面振幅透射系数，t为光从n进入n'界面振幅透射系数。透射光在透镜焦平面上所产生光强分布应为无穷系列光强A1，A2，A3⋯相干叠加。可以证明透射光强最后可写成
It=I01+4R(1-R)2sin2δ2
式中，I0为入射光强，R=r2为光强反射率。图4表达了对不同R值It/I0与位相差𝛿关系。由图可见，It极值位置仅有𝛿决定，与R无关；但透射光强度最大值锐度却与R关系密切，反射面反射率R越高，由透射光所得干涉亮条纹就越细锐。
条纹细锐限度可以通过所谓半值宽度来描述。由式可知，亮纹中心极大值满足sin2δ02=0，即δ0=2kπ，k=1,2,⋯。令δ=δ0+dδ时，强度降为一半，这时
𝛿应满足：
4Rsin2δ2=(1-R)2
代入δ0=2kπ并考虑到dδ是一种约等于0小量，sin2δ2≈(dδ/2)2，故有
4R(dδ2)2=(1-R)2,dδ=(1-R)R
dδ是一种用相位差来反映半值位置量，为了用更直观角宽度来反映谱线宽窄，引入半值角宽度∆θ=2dθ。由于dδ是个小量，故可用微分代替，可知dδ=-4π