用多种方法测量钠黄光波长间隔讲解

2dl= kλ， 2d1= (k+n+1/2)λ2， 2d2= (k+m)λ1， 2d2= (k+n+m+3/2)λ2
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（1） （2） （3） （4）
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2、F-P标准具测量钠光波长差
由上式，得
2Δd= mλ1， 2Δd= (m+1)λ2， 由(5)、(6)式消去m得
2 1
1 2
由光栅方程知道，若已知光栅常量d，测出k级衍射明条纹的衍射角φ，可以 求出λ。
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实验数据
下面是N=300时的测量钠双线间距的数据（j=2）
V1 131°5′ 131°4′
V2 311°5′ 311°4′
V1′ 89.5°9′ 89.5°10′
V2′ 269°9′ 269°10′
2 12
2d 2d
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（5） （6）
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2、F-P标准具测量钠光波长差
1、调整干涉仪，使两平板内表面平行。 首先将干涉仪两板间距大致调整到2~3mm左右（勿使两反射面接触）。前后调整 准直镜的位置，使出射光为平行光。调节两反射镜背后的微调螺丝，使反射像重 合成一个，此时观察者不用成像透镜便可直接看到干涉圆环。让环纹的中心位于 视场的中心，上、下、左、右移动眼睛观察干涉条纹的变化，如看见视场中心条 纹不断的“涌出”或“陷入”，则调节拉簧螺丝，使条纹为严格的等倾干涉条纹。 2、观察钠光的多光束干涉条纹 与迈克尔孙干涉仪上观察的干涉条纹进行对比。
2、F-P标准具测量钠光波长差
序号
Vmax
1
4.31042mm
2
4.64043mm
3
5.13047mm
Vmin
4.46043mm 4.84047mm 5.32049mm
V'max
波长差 /nm
4.59722mm 4.92541mm 5.41249mm
0.606 0.609 0.616
平均值/mm
0.6103
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1、迈克尔逊干涉仪测量波长间隔
移动M，改变d值，总可以找到一个d值为d1,使两种波长的光满足下式：
2d1 n1
2d2
(n
1 2
)2
即对λ1的波长满足了两的条件，λ2的波长满足了暗的条件，因为二者波长 差很小，λ1各级亮条纹与λ2各级暗条纹重合，叠加使条纹变模糊。
继续增加d至d2，使d2满足
3、观察钠光的多光束干涉条纹 与迈克尔孙干涉仪上观察的干涉条纹进行对比。 4、测量钠双线的波长差。 调节微动机构，改变两镜距离，观察钠双线两组条纹从模糊—清晰——模糊的 变化全过程。测量两组条纹从一次重合到下一次重合时两镜间距的变化 （△d），多次测量，求取钠双线波长差的平均值。
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序号
Vmin
1 2 3 4 5
平均值 /nm
30.50619mm 31.08719mm 31.30131mm 31.68904mm 31.62612mm
Vmax
30.64733mm 31.20619mm 31.45624mm 31.82680mm 31.79613mm
Vmin
波长差 /nm
30.79619mm
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光栅是根据多缝衍射原理制成的一种分光元件，本实验选用的是透射式平面光 栅。
若以单色平行光垂直照射到光栅面上，则光束经光栅各缝衍射后将在透镜焦平面 上叠加，形成一系列被相当宽暗区隔开的，间距不同的明条纹（光谱线。根据夫 琅禾费衍射的理论，衍射光普中明条纹所对应的衍射角应满足下列条件： dsinφ=±kλ（k=1,2,3，...)该式称为光栅方程。
0.599
31.37619mm
0.601
31.58625mm
0.611
31.97703mm
0.604
31.91524mm
0.601
0.603
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2、F-P标准具测量钠光波长差
G1
G2
L2
P
S
L1
当λl的条纹夹在λ2的条纹正中时，对应λl的条纹为k级，对应λ2的条纹为 k +n+1／2级．当再次夹在正中时，对应λl的条纹为k +m级，对应λ2的 条纹为k +n+m +3／2级，则有
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1、迈克尔逊干涉仪测量波长间隔
（1）调节M2后的落定，使双影完全重合，出现干涉圆条纹。 （2）调好干涉圆条纹之后，缓慢移动M1，使条纹变模糊，位置为 d2，为防止误差，可多测几组 ，代入后可求得 。 （3）重复测量多次，求取平均值。
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1、迈克尔逊干涉仪测量波长间隔
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组长：朱昌良 PPT制作：李旺、朱昌良 资料整理：王秀梅、陈登程
目录
1
迈克尔逊干涉仪测量波长间隔
2
F-P标准具测量波长间隔
3
光栅衍射测量波长间隔
4
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利用PGP模块测量波长间距
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1、迈克尔逊干涉仪测量波长间隔
钠灯光谱中有波长为 1=5.890×10-5cm和 2 =5.896×10-5cm的两条光线， 当波长为λ 1的第j级光谱与波长为λ 2的第(j+1)级光谱重合时，条纹对比度最大。 通过观察干涉条纹的对比度两次最大或者最小（两次降为零）时，测量迈 克尔逊干涉仪臂长的移动距离便可测出光源的相干长度。
V2′ 245°16′ 245°19′
Φ值 45°6′ 45°3′
Φ值 20°43′ 20°42′
从φ值可以看出N=300的透射式光栅将钠双线分开1′计算可得Δλ=0.485nm 与理论值0.6nm相比误差很大。
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光栅衍射测量波长间隔
N=600时（j=2）
V1
V2
155°28′
335°25′
155°26′
335°24′
V1′ 65°14′ 65°19′
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光栅衍射测量波长间隔
如果入射光为复色光，由上式可以看出，光的波长不同，其衍射角φ也各不相 同，于是复色光被分解，在中央k=0，φ=0处，各色光仍重叠在一起，组成中央 亮条纹，称为零级谱线。在零级谱线的两侧对称分布着k=1，2,3，...各级谱线， 且同一级谱线按不同波长，依次从短波向长波散开，形成光栅光谱。
2d2 (n n)1
2d2 (n n 1)2
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1、迈克尔逊干涉仪测量波长间隔
λ1、λ2 满足亮条纹条件，条纹变清晰。
2(d2 d1 ) n1
2(d2
d1
)
(n
1 2
)2
最终可获得求取波长差的公式：
1
2
1 2
4(d2 d1 )
2 12
4(d2 d1 )
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