FP干涉仪实验
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垂 直 调 节
水平调节
12
2、测定钠黄双线的波长差
根据原理推导：钠双黄线的波长差
1 2
2d 2 d1
2 1
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。
两环互相居中 , 记录 G1 和 G2的相对初始位置D1
18
改变 G1 和 G2 的距离 , 两环相互靠近.
两环再次居中 , 记录 G1 和G2的相对位置D2
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
13
数据记录及处理
D1
第一组
第二组
D2
D2-D1
d2-d1
第三组 平均值︱d2-d1 ︱
1
实验仪器和装置
低压钠灯
F-P干涉仪
测微目镜
灯窗挡板
毛玻璃
会聚透镜
2
F-P 干涉仪的结构和原理
入射角
多光束薄Байду номын сангаас干涉
S G1 G2 会聚透镜L
镀高反射膜 镀高反射膜
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.
4
镀高反射膜 镀高反射膜
G2 会聚透镜L
接收屏
* 注意：G1，G2板可移动—光程可调
思考
入射角
G1
镀高反射膜 镀高反射膜
提问1：为什么G1和G2 两反射面要做成锲形？
G2 会聚透镜L
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`。
接收屏
关于F-P干涉仪结构的思考
15
数据处理及操作思考题
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？
16
作业思考题
１、根据实验原理，Ｆ－Ｐ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？ ２、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？
接收屏
* 注意：G1，G2板可移动—光程可调
F-P干涉仪的原理
3
F-P 干涉仪工作原理
入射角
S G1
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。 F-P干涉仪的原理
5
思考
入射角
S G1
提问２：接收屏的放置 位置有要求吗？ 提问３：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？
镀高反射膜 镀高反射膜
G2 会聚透镜L
f o
O` 接收屏
r
关于F-P干涉仪结构的思考
6
实验原理 ——多光束薄膜干涉的应用
入射角
S
G1
相邻光束的光程差
=2ndcos
代入公式计算出钠双线波长差： 1 2
2d 2 d1
14
2 1
实验注意事项
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。
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。
9
思考——F-P干涉仪哪些应用？
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n
n恒定,d改变——F-P干涉仪。 d恒定,n改变——F-P标准具。
法布里玻罗干涉仪 产生的干涉条纹
迈克尔逊干涉仪 产生的干涉条纹
17
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，还是两镜面没有完全平行； 调出的环经过一段行程后就不清晰了，这是由于机器 主轴不严格造成的。可以通过让学生选择清楚的一段 记录数据来弥补。 调出的环过粗或过细，是由于两镜面预置距离不当造 成的。 观察不到两套环，两镜面未调节平行。
:单色光的入射角
镀高反射膜 镀高反射膜
G2 会聚透镜L
d:G1和G2之间的距离 n:介质折射率(空气，n=1）
干涉形成明暗相间的圆环
接收屏
* 注意：G1，G2板可移动—光程可调
7
实验原理
——测定钠黄双线的波长差
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。
根据原理推导：钠双 黄线的波长差用以下公式 计算：
13装上低压钠灯灯窗挡板可能出现以下两种现象在移动测微螺旋动镜改变g1g2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
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。
1 2
2d 2 d1
2 1
d 2 d1 波长变化一个周期，两镜面G1、
G2的距离差
1 2 钠双线的波长差
法布里-玻罗干涉仪的两套干涉圆环
2 2 其中 1 可为 m 二波长平
均值的平方。对钠黄双线， 可取（589．3nm)2
8
F-P干涉仪的应用
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。
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。
10
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。
Gl和G2两个镜面相距1mm 。
会聚透镜汇聚 光线
调节镜面平行
11
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。
水平调节
12
2、测定钠黄双线的波长差
根据原理推导：钠双黄线的波长差
1 2
2d 2 d1
2 1
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。
两环互相居中 , 记录 G1 和 G2的相对初始位置D1
18
改变 G1 和 G2 的距离 , 两环相互靠近.
两环再次居中 , 记录 G1 和G2的相对位置D2
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
13
数据记录及处理
D1
第一组
第二组
D2
D2-D1
d2-d1
第三组 平均值︱d2-d1 ︱
1
实验仪器和装置
低压钠灯
F-P干涉仪
测微目镜
灯窗挡板
毛玻璃
会聚透镜
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F-P 干涉仪的结构和原理
入射角
多光束薄Байду номын сангаас干涉
S G1 G2 会聚透镜L
镀高反射膜 镀高反射膜
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.
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镀高反射膜 镀高反射膜
G2 会聚透镜L
接收屏
* 注意：G1，G2板可移动—光程可调
思考
入射角
G1
镀高反射膜 镀高反射膜
提问1：为什么G1和G2 两反射面要做成锲形？
G2 会聚透镜L
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`。
接收屏
关于F-P干涉仪结构的思考
15
数据处理及操作思考题
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？
16
作业思考题
１、根据实验原理，Ｆ－Ｐ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？ ２、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？
接收屏
* 注意：G1，G2板可移动—光程可调
F-P干涉仪的原理
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F-P 干涉仪工作原理
入射角
S G1
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。 F-P干涉仪的原理
5
思考
入射角
S G1
提问２：接收屏的放置 位置有要求吗？ 提问３：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？
镀高反射膜 镀高反射膜
G2 会聚透镜L
f o
O` 接收屏
r
关于F-P干涉仪结构的思考
6
实验原理 ——多光束薄膜干涉的应用
入射角
S
G1
相邻光束的光程差
=2ndcos
代入公式计算出钠双线波长差： 1 2
2d 2 d1
14
2 1
实验注意事项
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。
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。
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思考——F-P干涉仪哪些应用？
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n
n恒定,d改变——F-P干涉仪。 d恒定,n改变——F-P标准具。
法布里玻罗干涉仪 产生的干涉条纹
迈克尔逊干涉仪 产生的干涉条纹
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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，还是两镜面没有完全平行； 调出的环经过一段行程后就不清晰了，这是由于机器 主轴不严格造成的。可以通过让学生选择清楚的一段 记录数据来弥补。 调出的环过粗或过细，是由于两镜面预置距离不当造 成的。 观察不到两套环，两镜面未调节平行。
:单色光的入射角
镀高反射膜 镀高反射膜
G2 会聚透镜L
d:G1和G2之间的距离 n:介质折射率(空气，n=1）
干涉形成明暗相间的圆环
接收屏
* 注意：G1，G2板可移动—光程可调
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实验原理
——测定钠黄双线的波长差
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。
根据原理推导：钠双 黄线的波长差用以下公式 计算：
13装上低压钠灯灯窗挡板可能出现以下两种现象在移动测微螺旋动镜改变g1g2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
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。
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2d 2 d1
2 1
d 2 d1 波长变化一个周期，两镜面G1、
G2的距离差
1 2 钠双线的波长差
法布里-玻罗干涉仪的两套干涉圆环
2 2 其中 1 可为 m 二波长平
均值的平方。对钠黄双线， 可取（589．3nm)2
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F-P干涉仪的应用
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。
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。
10
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。
Gl和G2两个镜面相距1mm 。
会聚透镜汇聚 光线
调节镜面平行
11
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。