《FP干涉仪实验》PPT课件

1,MeasurementofWavelengthDifferenceofNaLightwithFabry-PerotInterference,F-P干涉仪测量钠黄双线波长差,物理光学,2,实验目的,了解F-P干涉仪的结构，掌握调节与使用F-P干涉仪的方法；进一步理解多光束干涉的理论和条纹特点；用F-P干涉仪测定钠黄双钠线的波长差。,3,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,4,*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L,G2,G1,S,5,F-P干涉仪工作原理,*注意：G1，G2板可移动光程可调,入射角,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L,G2,G1,S,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,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L,G2,G1,7,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：接收屏的放置位置有要求吗？提问：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,?,r,o,接收屏,会聚透镜L,G2,G1,S,O,8,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L,G2,G1,S,9,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（5893nm)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,10,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。,11,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？,12,Gl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。,13,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。,14,2、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,根据原理推导：钠双黄线的波长差,15,代入公式计算出钠双线波长差：,数据记录及处理,16,1、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,17,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,18,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,、根据实验原理，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？、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,19,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