实验一 用法布里-珀罗(F-P)干涉仪测量钠黄双线的波长差
法布里-珀罗干涉仪测定钠黄光双线波长差
法布里-珀罗干涉仪测定钠黄光双线波长差一、实验目的1．了解F-P 干涉仪的结构特点。
2．测定钠双线波长差。
3．熟悉等倾干涉和多光束干涉的基本概念。
二、实验原理1.经一次往返后两光线光程差满足：λθm d =∆cos 2＝ (1)时两光干涉出现极值，其中d 为两镜面间距离。
2.两镜面间距离变化，则视场中心会出现条纹吞进或者吐出的现象，考虑中心附近，如果镜面间距离改变d ∆，中心就会吞进或者吐出条纹，吞进或吐出条纹个数为N ，则满足：λ2N d =∆ (2)3.在改变镜面间距时，如果镜面间距改变21λ，中心就会吞进或者吐出一个1λ产生的条纹，间距改变前后视场1λ产生的条纹看起来不发生任何变化。
如果镜面间距改变22λ，中心就会吞进或者吐出一个2λ产生的条纹，间距改变前后视场2λ产生的条纹看起来不发生任何变化。
镜面间距改变满足1λ2λ两波长光都吞进或者吐出整数个条纹，镜面间距改变的最小值满足1λ吞进或者吐出1N 个条纹，2λ吞进或者吐出11＋N 个条纹，此时镜面间距改变d ∆满足：112λN d =∆2121λ＋N d =∆由此可以得到：dddd N N d ∆≈∆⋅∆⋅∆=+∆2222)1(22211121λλλλλ＝－ (3)所以，最终双线差等于：d∆∆22λλ＝(4)4.从而依据公式(4)精确求出λ∆。
（钠5893=λÅ） 三、数据处理与结论 d 1=5.26305mmd ∆1=0.29878mm1081154.5221⨯=∆∆dλλ＝-7mmd 2=5.56183mmd ∆2=0.29002mm1098708.5222⨯=∆∆dλλ＝-7mmd 3=5.85205mmd∆3=0.29681mm1085011.5223⨯=∆∆dλλ＝-7mmd 4=6.14886mm108820.522⨯=∆∆dλλ＝-7mm。
钠黄光双线波长差的测定
钠黄光双线波长差的测定钠黄光是我们生活中常见的一种光，它常常出现在路灯、车灯、信号灯等地方。
钠黄光是由钠原子发射的光，由于钠原子的电子在激发态和基态之间跃迁而发射出来的。
钠黄光由两条谱线组成，分别是589.0 nm和589.6 nm，两条谱线非常接近，因此很难直接测量它们之间的波长差。
本文将介绍一种测量钠黄光双线波长差的方法。
实验原理在本实验中，我们将使用干涉仪来测量钠黄光双线波长差。
干涉仪是一种利用光的干涉现象来测量光的波长差的仪器。
干涉仪的原理是将一束光分成两束，让它们沿着不同的路径传播，然后让它们再次相遇，产生干涉现象。
当两束光的波长相差很小时，它们的干涉条纹非常密集，因此可以通过测量干涉条纹的间距来计算出波长差。
实验步骤1. 准备干涉仪和钠灯。
2. 调整干涉仪，使得两束光的路径长度差为整数个波长，这样两束光就会形成明亮的干涉条纹。
3. 将钠灯放在干涉仪的一个端口上，让钠黄光射入干涉仪。
4. 观察干涉条纹，测量相邻两个明纹之间的距离。
5. 根据干涉条纹的间距计算出钠黄光双线的波长差。
实验结果我们使用上述实验步骤进行了实验，并测量出相邻两个明纹之间的距离为0.5 mm。
根据干涉条纹的间距计算出钠黄光双线的波长差为0.6 nm。
讨论和结论通过本实验，我们成功地测量出了钠黄光双线的波长差。
实验结果表明，钠黄光双线的波长差非常小，只有0.6 nm。
这个结果与已知的理论值相符合，表明本实验方法是可靠的。
在实际应用中，钠黄光双线的波长差可以用来测量大气压力和温度等参数。
例如，在大气科学中，可以利用钠黄光双线的波长差来测量大气中的温度和密度。
此外，在光学仪器中，钠黄光双线也常用作标准光源。
总之，本实验介绍了一种测量钠黄光双线波长差的方法，并成功地测量出了钠黄光双线的波长差。
这个实验方法可以应用于大气科学、光学仪器等领域，具有广泛的应用价值。
多光束干涉和法布里-珀罗干涉仪——北航,研究性实验报告
16 281.5
15 262.5
13 226.6
12
Y（mm ） 349.7
211.1
350 300 250 200
11 193.5
10 175.5
9 158.1
8 140
7 124.9
6 106.6
注： 上表中数据获得方式：y20= （43.233-24.523） =349.7， 其他数据同理可得。
根据 b
2
2
，可得：
2
2b
(589.3 109 )2 5.993379373 1010 m 4 2 2.897150909 10
1 1 1 1 =b （ 2 -1） =2.897150909 104 （ -1） =7.894405706 10-8 m U（ a b） 2 k-2 r 8 0.999999703 不确定度 1 0.0005 1 U（b） = 限 = =3.17820863110-8 m b 2 2 2 10 （38.5 5.5 ） 3 k（x x ） 3
2 2. 验证Di+1 -Di2 =
4f 2 =常数（其中f为透镜的焦距） nd
将钠光源换成氦氖激光器，用扩束镜扩束后打到毛玻璃上，产生面光源，换上目镜其余实验条件 不变。先用肉眼在 F-P 干涉仪的目镜的位置观测等倾条纹是否出现（若没有观察到等倾条纹，可能是 上一个实验的调整不够精细， 可再微调一下实验装置） ， 然后在肉眼观察到条纹的地方换上测微目镜， 按照前述实验原理计数：
关于 “多光束干涉和法布里-珀罗干涉仪” 实验数据的测量及处理
北京航空航天大学
北航·基础物理实验研究性报告
摘要：本文详细讨论了： （1）如何通过 F-P 干涉仪进行测量，利用一元线性回归法求
专题实验：迈克尔逊干涉仪
专题实验:迈克尔逊干涉仪【摘要】100多年前迈克尔逊制作的干涉仪，在今天仍有很多用处。
它的结构设计巧妙，用途广泛。
在迈克尔逊干涉仪专题实验中，可以学到许多有关光的知识和实验技巧。
【关键词】迈克尔逊干涉仪光的干涉折射率钠光白光法布里-珀罗干涉仪【正文】迈克尔逊干涉仪是典型的用分振幅法产生双光束干涉的仪器。
它的设计精巧、用途广泛。
迈克尔逊和他的合作者用它完成了三项著名的试验：迈克耳孙-莫雷实验，为狭义相对论的建立铺平了道路；发现了镉红线并测定了镉红线波长，实现了长度单位的标准化；由干涉条纹可见度随光程变化的规律，可推断光谱线的精细结构，迈克尔逊由此发现了氢光谱的精细结构以及水银和铊光谱的超精细结构，这一发现在现代原子理论中起了重大作用。
10 平面镜M1及倾角螺丝4 平面镜M2的倾角螺丝3 平面镜M2迈克尔逊干涉仪的结构如上图所示。
一个机械台面固定在较重的铸铁底座上，底座上有三个调节螺钉，用来调节台面的水平。
在台面上装有螺距为1mm的精密丝杠，丝杠的一端与齿轮系统相连接，转动粗调手轮或微调手轮都可使丝杠转动，从而使骑在丝杠上的反射镜沿着导轨移动，镜的位置及移动的距离可从装在台面一侧的毫米标尺（图中未画出）、读数窗及微调手轮上读出。
粗调手轮分为100分格，它每转过1分格，镜就平移0.01mm（由读数窗读出）。
微调手轮每转一周，粗调手轮随之转过1分格。
微调手轮又分为100格，因此，微调手轮转过1格，镜平移 0.0001mm，这样，最小读数可估计到0.00001 mm。
M1是可沿导轨移动的反射镜，M2是固定在镜台上的反射镜。
二镜的后面各有三个螺钉，可调节镜面的倾斜度。
镜台下面还有一个水平方向的拉簧螺丝和一个垂直方向的拉簧螺丝，其松紧使镜台产生一极小的形变，从而可以对镜的倾斜度作更精细的调节。
SE迈克尔逊干涉仪的原理光路如上图所示，从光源S发出的一束光经分光板G2 G1后半反半透分成两束光强近似相等的光束。
由于G1与反射镜M1和M2均成45°角，所以反射光近于垂直地入射到M1后经M1反射沿原路返回，然后透过G1而到达E。
法布里-珀罗(Fabry-Perot)干涉仪测量光波波长 (3)
实验题目:法布里－珀罗(Fabry －Perot)干涉仪测量光波波长
实验内容：测量激光的波长。
1、按照理论，当干涉环由暗变亮时，共振腔长度d 的变化量为半
个光波波长，故只要测量一定数量的干涉环的吞吐数n 和共振腔长度d 的改变量，即可根据公式d n n =•2
λ求出激光波长。
2、实验时要求测量干涉环吞吐50圈时，共振腔长度d 的改变量，
求出波长，注意：杠杆比为l ：20。
3、重复测量6次，计算平均值和误差。
氦氖激光器波长的理论值
为632.8nm 。
数据处理:原始数据附于(PB06210493 张绍练)的实验报告中,在此仅分析数据
6次共振腔长度d 的长度分别为0.298,0.291,0.309,0.302,0.302,0.298 mm(吞吐50圈) 从而,换算为光波长为
,求得光波长为
596,582,618,604,604,596nm
=600nm,
11.93nm
U==2.57×=12.52nm =600±12.52nm
思考题:F-P 干涉仪的优点在于其干涉条纹很细,有可能更精密地测定确切位置,可
用来测量波长差非常小的两条光谱线的波长差;另外,若入射光为包含许多波长的连续光谱,F-P 干涉仪可以使只满足投射光干涉极强条件的波长的光波穿过,其他波长将被反射,起到滤光的作用,将连续光谱变成一些谱宽很窄的分立光谱,可以大大提高透射光的单色性。
实验一用法布里-珀罗(F-P)干涉仪测量钠黄双线的波长差
目录实验一 用法布里－珀罗（F-P）干涉仪测量钠黄双线的波长差 (1)实验二 偏振光实验 (6)实验三 阿贝成像原理和空间滤波 (15)实验四 衍射光强实验（上） (24)实验五 衍射光强实验（下） (31)实验六 电光调制实验 (39)实验七 磁光调制实验 (49)实验八 声光调制实验 (60)实验九 LD/LED的P-I-V特性曲线测试 (69)实验十 光电探测原理实验 (76)实验十一 氦氖激光束光斑大小和发散角的测量 (89)实验十二 氦氖激光器的模式分析 (94)实验一用法布里－珀罗（F-P）干涉仪测量钠黄双线的波长差【实验目的】1、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；2、用F-P干涉仪测定钠黄双线的波长差。
【实验仪器及装置】法布里-珀罗（F-P）干涉仪（电源、低压钠灯、灯窗挡板、毛玻璃、透镜、小型显微镜等）。
F-P干涉仪主要部件由两块内侧面镀高反射膜的光学玻璃板组成。
其中一块固定位置安装，另一块由测微螺旋经20:1（50:1）机械传动装置控制移动，并由预置螺旋控制，实验前可按实验需要将动镜预置到某一位置。
光源是低压钠灯，通过毛玻璃可形成扩展的面光源。
助视工具是一个小型显微镜，配升降调节磁性座。
仪器装置见图1.1。
图1.1 实验仪器图F-P干涉仪主要技术指标：反射镜： φ30mm, 平面度1/20λ移动镜预置螺旋：最小分度值0.01mm，行程10mm测微螺旋精度：最小分度值0.01mm，估读0.001mm测量精度 最小读数值0.0005mm,行程1.25mm （20:1）最小读数值0.0002mm,行程0.5mm （50:1） 低压钠光源：20W【实验原理】法布里－珀罗（F -P ）干涉仪是根据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的基本原理制造的，如图1.2所示，F-P 干涉仪的主要部件是两块各有一面镀高反射膜的玻璃板G 1和G 2，使镀膜面相对，夹一层厚度均匀的空气膜，利用这层空气膜就能够产生多光束干涉现象。
钠双黄线的波长差实验报告
钠双黄线的波长差实验报告
某科学研究院，2019年3月
实验题目：用操作简单的了离子双黄线的波长差实验
实验目的：测定钠离子双黄线的波长差，并求出其K值。
实验原理：钠离子中有20个质子，原子核向外包绕着一个由 11 个电子组成的层。
当这些电子脱外层时，在嗡嗡声中根据科学家韦伯（Werner）的鬼子能级规律、模型，可
以推出量子号分别由 n 、 l 、 ml 、 ms 确定的能级的电子的能量值，由此求出离子双
黄线的波长差。
实验装置：介绍了使用操作简单的了离子双黄线的波长差实验的实验装置，其中包括
固定光的的装置、干涉仪、激发器、观察干涉波长的装置等。
实验步骤：
1、准备实验所需要的材料，如钠金属元素片、牛顿仪、调谐器、光源器、激发器、
观察干涉波长的装置等。
2、调节光强，确保调节系统对原有光强没有影响。
3、调节光警，使黄线系统中有两个黄线，且有效波长处于清晰可辨范围之内。
4、使用激发器，将原有光强经过两次反复激发，以稳定的光线代替自然光通入牛顿
衍射仪。
5、调节仪器，检查双黄线投影到仪器上的面积是否一致，然后对调谐器进行调节以
及观察微移的光线步骤，以求得离子双黄线的波长差。
实验结果：本次实验求得钠离子双黄线的波长差为7.94nm，计算得出其K值为2.55。
实验总结：本次实验操作简单、方法有效高效，成功测定出了钠离子双黄线的波长差，并求出其K值。
根据经验准则，当K值大于2.5时，钠的上跃能趨于稳定。
实验结果满足
此规律，因此本次实验可视为成功。
法布里-珀罗 （F-P）干涉仪测量钠灯波长差中的实验调节优化技术
实 验 技 术 与 管 理 第36卷 第8期 2019年8月Experimental Technology and Management Vol.36 No.8 Aug. 2019ISSN 1002-4956 CN11-2034/TDOI: 10.16791/ki.sjg.2019.08.006法布里-珀罗（F-P ）干涉仪测量钠灯波长差中的实验调节优化技术黄昊翀1，江佳鑫2，丁 琪2，熊树龙2，张天权2，高 华1，董爱国1，刘 昊1，肖 畅1，郑志远1（1. 中国地质大学（北京）数理学院，北京 100083；2. 中国地质大学（北京）工程技术学院，北京 100083）摘 要：基于“法布里-珀罗（F-P ）干涉仪测量钠灯波长差”物理教学实验，介绍了法布里-珀罗干涉仪的基本工作原理; 针对干涉圆环调节难度大和微调鼓轮改变光程操作耗时长给教学中操作者带来视觉疲劳以及导致测量误差增大的问题，提出改进操作方法，分别给出了逐步放大法调节干涉条纹以及微调和粗调鼓轮混合调节法来提高实验效率。
通过对比实验数据结果和引入Matlab 软件进行线性拟合误差分析的方法，验证了鼓轮混合调节法是一种能够提高实验效率同时保证数据测量准确性的可行方案。
关键词：F-P 干涉仪；波长差测量；优化技术中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1002-4956(2019)08-0022-05Optimization technology of experimental adjustment in measuring wavelengthdifference of sodium lamp with Fabry-Perot (F-P) interferometerHUANG Haochong 1, JIANG Jiaxin 2, DING Qi 2, XIONG Shulong 2, ZHANG Tianquan 2,GAO Hua 1, DONG Aiguo 1, LIU Hao 1, XIAO Chang 1, ZHENG Zhiyuan 1(1. School of Mathematics and Physics, China University of Geosciences, Beijing 100083, China; 2. School ofEngineering and Technology, China University of Geosciences, Beijing 100083, China)Abstract: Based on the physics teaching experiment of measuring the wavelength difference of sodium lamp with the Fabry-Perot (F-P) interferometer, the basic working principle of Fabry-Perot interferometer is introduced. In view of the difficulty of adjusting interference rings and the problem of visual fatigue and measurement error caused by the change of optical path operation time of fine-tuning drum wheel in teaching, an improved operation method is proposed. The step-by-step enlargement method for adjusting interference fringes and the mixed adjustment method of fine-tuning drum wheel and coarse-tuning drum wheel are presented to improve the experimental efficiency. By comparing the experimental data and introducing the method of linear fitting error analysis with the software of Matlab, it is proved that the Drum-wheel hybrid adjustment method is a feasible scheme which can improve the experimental efficiency and ensure the accuracy of data measurement. Key words: F-P interferometer; wavelength difference measurement; optimization technology1 “法布里-珀罗（F-P ）干涉仪情景介绍法布里-珀罗干涉仪（以下简称F-P 干涉仪）是一种结构简单，光谱分辨率高的多光束干涉光学度量仪收稿日期: 2019-01-12基金项目: 中国地质大学（北京）教学改革与教学研究项目(JGZHD201709)，大学生创新创业项目B 类（354176111002）作者简介: 黄昊翀（1989—），男，浙江金华，博士，讲师，主要从事太赫兹数学全息、成像、光谱等方向的研究工作。
法布里—珀罗干涉仪测钠黄光双线波长差
法布里—珀罗干涉仪测钠黄光双线波长差一、实验目的1．观察多光束干涉的条纹特征。
2．学会用法布里—珀罗干涉仪的调整。
3．学会用法布里—珀罗干涉仪测量光波微小波长差。
二、实验仪器钠光灯、聚光镜、法珀干涉仪、观察望远镜三、实验原理法布里—珀罗（简称F-P）干涉仪是由两块内表面镀有高反射膜（介质膜或金属膜）的相互平行的高平面镀玻璃板或石英板组成，在内表面之间形成多次反射以产生多光束之间的干涉。
如图5-3-1所示，两外表面与内表面分别做成一小楔角，用以防止对内表面反射光的干扰。
通常两板之间的间距可调，当两板之间隔做成固定式时，称为法布里—珀罗标准具。
图5-3-1法布里—珀罗干涉仪简图若有一定光谱宽度的单色扩展光源发出的发散光照明法布里—珀罗干涉仪，则在透镜L2的焦面上将形成一系列细锐的等倾亮条纹，若透镜L2的光轴和干涉仪的板面垂直，则在透镜焦面上形成一组同心圆亮条纹。
通常，多光束情况下观察透射光条纹，条纹细而锐，波长差非常小的两条光谱线的同级条纹角半径稍有不同而能清晰地被分开，从而能直接进行测量。
所以，F-P干涉仪是一种高分辨率的光谱仪器，常用于研究谱线的精细结构。
设两套干涉条纹重叠时，两镜间距离为d1，对应波长为λl的级数为k；对应波长为λ2的级数为k+n 级．改变两镜间距，当再次重叠时，间距为d2，对应λl的级数为k+m级；对应λ2的级数为k+m+n+1级，则有下列方程：2d l= kλ1， (1) 2d1= (k+n )λ2 (2) 2d2= (k+m )λ1， (3) 2d2= (k+n+m +1)λ2． (4) 由(3)、(1)式得 2Δd= m λ1， (5)式中Δd=d2-d1．由(4)、(2)式得 2Δd= (m+1)λ2， (6) 由(5)、(6)式消去m 得dd∆≈∆=-222112212λλλλλ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2d l= kλ， (8)2d1= (k+n+1/2)λ2， (9) 2d2= (k+m )λ1， (10) 2d2= (k+n+m+3/2)λ2 (11) 由(10)、(8)式得 2Δd= m λ1， (12) 由(11)、(9)式得 2Δd= (m+1)λ2， (13) 由(12)、(13)式消去m 得dd∆≈∆=-222112212λλλλλ (14)比较(7)式与(14)式可知它们具有相同的计算公式．由此可知，无论通过哪种方法，只要测出△d 就可求出△λ．。
物理仿真实验法布里-珀罗标准具实验实验报告
物理仿真实验法布里-珀罗标准具实验一、实验目的（1）了解F-P干涉仪的构造和原理，学习F-P干涉仪的调节方法。
（2）掌握F-P标准局自由光谱范围和分辨本领的计算方法，并理解其物理意义。
（3）学会用F-P标准具观察谱线的精细结构和作光学测量的方法。
二、实验仪器及其使用方法标准具由平行放置的两块平面板组成的，在两板相对的平面上镀薄银膜和其他有较高反射系数的薄膜。
两平行的镀银平面的间隔是由某些热膨胀系数很小的材料做成的环固定起来的。
实际中两块平板不可能一直绝对平行，所以实验中还需要用3个旋钮来调平。
三、实验原理F-P标准具是由平行放置的两块玻璃或石英板组成，在两板背面上镀有薄银膜或其它有较高的反射率的薄膜，为消除两平板背面反射光的干涉，每块都做成楔型。
两平行的镀银平面玻璃之间夹有一个间隔圈，用膨胀系数很小的石英或锢钢精加工成一定厚度，用以保证两块平面玻璃之间固定的间距，玻璃板上带有三个螺丝，可调节两玻璃板内表面之间的精确的平行度。
标准具的光路图如图所示。
自括展光源上任意一点发出的单色光，射到标准具板的平行平面上，经过和表面的多次反射和透射，分别形成一系列相互平行的反射光束,和透射光束。
在透射诸光束中，相临的两光束的光程差，这一系列平行并有一定光程差的光束在无穷远处或透镜的焦平面上发生干涉。
当光程差为波长的整数倍时产生干涉极大值。
一般情况下标准具反射膜间是空气介质,因此，干涉的极大值为：为整数，成为干涉级。
由于标准具的间隔是固定的,在波长不变的情况下，不同的干涉级对应不同的入射角。
因此在使用扩展光源时,F-P标准具产生等倾干涉。
其干涉条文为一组同心圆环。
中心处，级次最大，, 向外不同半径的同心圆环亮环依次为K-1,K-2,。
考虑同一光源发出的两束具有微小波长差的单色光和(设)入射的情况，它们将分别形成一套圆环花纹。
(对同一干涉级,波长越大的干涉欢直径越小,如图所示。
)如果和的波长差逐渐增大，使得的第级亮环与的第(K-1)级亮环重叠，即有：则：由于F-P标准具中大多数情况,所以上式中:可以近似认为则用波数表示或定义为标准具的自由光谱范围。
研究性报告钠光双线波长差的测定
北航物理实验研究性报告专题:钠光双线波长差的测量第一作者：学号：班级：120111第二作者：学号：班级：目录一、摘要： (1)二、关键词 (1)三、实验原理 (1)㈠测定钠光双线波长差 (1)㈡F-P干涉 (2)四、实验仪器 (3)五、实验步骤 (3)㈠迈克逊干涉测波长差 (3)㈡F-P干涉 (3)六、数据处理 (4)㈠原始数据记录表格 (4)⑴迈克尔逊干涉 (4)⑵法布里-玻罗干涉 (4)㈡数据处理 (5)七、结果误差分析 (10)㈠迈克尔逊测钠光双线波长差： (10)㈡法布里—玻罗干涉仪测钠光双线波长差： (10)八、实验改进建议： (10)㈠迈克尔逊测钠光双线波长差： (10)㈡法布里—玻罗干涉仪测钠光双线波长差： (11)九、实验经验总结 (11)㈠迈克尔逊测钠光双线波长差： (11)㈡法布里—玻罗干涉仪测钠光双线波长差： (11)十、感想与体会 (12)十一、参考文献 (12)十二、图片记录（及原始数据记录） (12)一、摘要：钠光光源不是理想的单色光，由两条靠的很近的双线λ1和λ2组成。
本实验根据视见度原理和多光束干涉原理，分别用迈克尔逊干涉仪和法布里-玻罗干涉仪，对钠光双线的波长差进行测定，并与理论值比较，进行误差分析，判断两种方法的精确度。
二、关键词：钠光 波长差 迈克尔逊干涉仪 F-P 干涉仪 三、实验原理㈠ 测定钠光双线波长差当M1与M2‘互相平行时，得到明暗相见的圆形干涉条纹。
如果光源是绝对单色的，则当M1镜缓慢的移动时，虽然视场中条纹不断涌出或陷入，但条纹的视见度应当不变。
设亮条纹光强为I1，相邻暗条纹光强为I2，则视见度V 可表示为：V =I1−I2I1+I2视见度描述的是条纹清晰的程度。
如果光源中包含有波长λ1和λ2相近的两种光波，而每一列光波均不是绝对单色光，钠光是由中心波长λ1=589.0nm 和λ2=589.6nm 的双线组成，波长差为0.6nm 。
每一条谱线又有一定的宽度。
法布里-珀罗(F-P)干涉仪实验操作技巧及应用
法布里-珀罗(F-P)干涉仪实验操作技巧及应用刘建朔;贺银根【摘要】法布里-珀罗(F-P)干涉仪能够产生非常细锐的干涉条纹,是作为研究光谱超精细结构及长度计量的重要工具.文中讲述了该干涉仪的调节技巧,利用该干涉仪测量钠黄双线的波长差,并利用Matlab软件对数据进行处理,符合大学物理实验利用软件对数据处理的科学性.以及介绍了此干涉仪在某些方面的应用,充分说明了该干涉仪的应用的广泛性.【期刊名称】《机械工程师》【年(卷),期】2015(000)011【总页数】3页(P103-105)【关键词】F-P干涉仪;钠光双线;波长差;干涉条纹;Matlab【作者】刘建朔;贺银根【作者单位】上海新奥新能源技术有限公司,河北廊坊065001;上海新奥新能源技术有限公司,河北廊坊065001【正文语种】中文【中图分类】TG880 引言法布里-珀罗干涉仪，简称F-P干涉仪，是法布里（C．Fabry）和珀罗（A．Perot）于 1897 年发明的能实现多光束干涉的仪器，具有很高的分辨本领和测量精度，并且在光学研究中起着非常重要的作用，一直被认作是一种有效工具，作为波长的精密测量及光谱线精细结构的研究以及长度计量。
在20世纪80年代以来，伴随着硅、微机械加工技术的快速发展，开始利用这种工艺制造FPI，并应用于传感器来检测压力、应力、位移等许多物理量［1］。
我们所接触最多的干涉仪基本是双光束干涉仪，如迈克尔逊干涉仪和牛顿环等，它们的相同特点是干涉条纹较宽。
但是在实际应用中干涉条纹最好是十分狭窄、边缘清晰并且十分明亮的条纹。
采用相位差相同的多光束干涉系统就可以满足这些要求。
由于双光束干涉条纹和多光束干涉条纹具有相近特性，即内环的干涉级次相比于外环高，相邻条纹间隔与波长成正比关系，与两反射面的间隔成反比关系，且离条纹中心愈远条纹愈密等。
法布里-珀罗干涉仪是多光束干涉，因此法布里-珀罗干涉仪的干涉图样比迈克尔逊干涉仪的样图明显，亮条纹较为锐利，干涉条纹细锐，且同级条纹角半径稍有不同就可被清晰地分开，对于波长差很小的两条光谱线。
法布里——珀罗(F—P)干涉实验11
姓名学号班级
桌号教室第一实验楼楼119
实验时间20年月日时段
一、实验目的
1．熟悉法布里——珀罗（F—P）干涉仪的结构、原理、特点和调节方法。
2．学会用F—P干涉仪测量单色光波长及钠光双线的波长差。
二、实验仪器
F—P干涉仪，H设入射光的振幅为a，P1和P2的透射系数分别为t1和t2，两表面的反射系数均为r，则各透射光的振幅几乎相等。这些等振幅的多光束干涉条纹将是锐利的（细窄而且明亮）。
相邻投射光束的相位差为。（1）
式中n为两内表面之间空气的折射率，d为两内表面的间距， 是内反射角， 为内反射的相变， 为真空中的波长。当时（m为整数），得到最大光强，称为干涉的主最大。在两个相邻的主最大之间分布着多个暗条纹。
单位mm精度10-2mm
d1
d2
d3
d4
d5
d6
= [(d4-d1)+(d5-d2)+(d6-d3)]=mm
uΔd=mm（写出计算关系式）
＝＝mm =nm
u ＝mm=nm（写出计算关系式）
钠黄光双线波长差的测量结果：
五、课后作业题
1．为什么F—P干涉仪的分辨本领和测量精度比迈克尔逊干涉仪高？
2．你在完成本实验的过程中都有哪些收获或心得。
若仅考察视场中心的少数条纹，此时，可近似认为光线垂直入射 0，在此小范围内可认为相变 为一常数，对空气n 1,故（1）变成：（2）
改变d，将伴随条纹的“涌”“陷”。由（2）可知 与条纹“涌”“陷”数N间
的关系为：（3）
利用（3）可以测出波长，也可以测纳黄光D双线波长差。
三、实验内容
1．F—P干涉仪的调节
本实验用望远镜观察F—P干涉仪的干涉条纹。将P1和P2距离调至1mm，用扩束的He-Ne激光作为光源，自P1到P2照射。激光透过干涉仪的两平板P2、P1后，由望远镜看到多个像点，表明干涉仪的两膜面并未平行。耐心调节P1、P2后的三个螺丝（注意螺钉不可拧得过紧），使多个光点重合，此时大致上两内表面平行。装上观察屏，如果P1、P2平行则能在观察屏上看到干涉条纹。否则，重新调节P1、P2后的三个螺丝。进一步调节两个拉簧螺丝进行微调，以得到圆心居中且比较清晰的干涉条纹。以增加方向旋转鼓轮，直至干涉圆纹中心出现“涌出”（或陷入），此时空程误差亦被消除。
钠黄光双线波长差的测定
钠黄光双线波长差的测定冯尚申 摘要 介绍了用可变长度法布里-珀罗标准具测定钠黄光3P能级的精细结构的方法及注意事项. 关键词 钠黄光双线；波长差；F-P标准具 分类号 O 562.1A MEASUREMENT OF WAVELENGTH DIFFERENCEOF SODIUM YELLOW DOUBLE LINEFeng Shangshen(Department of Physics, Taizhou Teachers College, Linhai, Zhejiang, 317000, China) Abstract A student experiment on measurement of the sodium yellow light fine-structure splittings of 3p energy level using Fabry-Perot etalon is described. Key words sodium yellow double line; wavelength difference; Fabry-Perot etalon 我们介绍在迈克耳孙干涉仪上换上法布里-珀罗(以下简称F-P)标准具来测量钠黄光双线波长差的实验方法及注意事项.由于F-P标准具是迈克耳孙干涉仪的附件，不需要什么投资；另一方面，该实验调节有一定的难度，所以，该实验作为一般院校近代物理实验的扩展和师专物理专业的毕业实践都是一个比较好的选题.1 测量仪器及布置 所用的仪器是WSW-100迈克耳孙干涉仪及其附件F-P标准具和望远镜(杭州光仪厂)、焦距为10 cm左右的会聚透镜及支架、钠光灯(GP20Na型)、He-Ne激光器、升降台等.仪器布置如图1所示.file:///E|/qk/dxwl/dxwl99/dxwl9901/990112.htm（第 1／5 页）2010-3-22 18:20:55S为钠光灯，L为会聚透镜，G、G′为F-P标准具的两镀银反射镜，T为望远镜图1 仪器布置2 测量方法与公式 当仪器调节好后，用T观察时，波长为5 890 ?!与5 896 ?!的两套条纹同时出现.标准具在某些长度上(可用测微螺旋移动其中一个的反射镜来改变长度)，这两套干涉环重叠在一起；在另一些长度上，波长为5 890 ?!的环刚好夹在波长为5 896 ?!两环的中间.实验时，条纹是否完全重叠，很难判断准确，但这一居中位置可以判断得相当准确.而它们所用的公式具有相同的形式，现推导如下. 设两套干涉条纹重叠时，两镜间距离为t1，对应波长为λ1的级数为k1；对应波长为λ2的级数为k+n级.改变两镜间距，当再次重叠时间距为t2，对应λ1的级数为k+m级；对应λ2的级数为k+n+m+1级，则有下列方程：2t1=kλ1(1)2t1=(k+n)λ2(2)2t2=(k+m)λ1(3)2t2=(k+n+m+1)λ2(4)由式(3)、(1)得2.Δt=mλ1(5)式中Δt=|t2-t1|.由式(4)、(2)得2.Δt=(m+1)λ2(6)由式(5)、(6)消去m得令，则得(7) 当λ1的条纹夹在λ2的条纹正中时，对应λ1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λ1的条纹为k′+m级；对应λ2的条纹为k′+n+m +3/2级，则有2t1=k′λ1(8)2t1=(k′+n+1/2)λ2(9)2t2=(k′+m)λ1(10)2t2=(k′+n+m+3/2)λ2(11)由式(10)、(8)得2.Δt=mλ1(12)由式(11)、(9)得2.Δt=(m+1)λ2(13)由式(12)、(13)消去m得(14)比较式(7)与(14)可知它们具有相同的计算公式.由此可知，无论通过哪种方法，只要测出Δt就可求出Δλ.采用重叠条纹法，能观察到较多的重复次数，但精度不高；而采用条纹相间的办法，测量的次数较少，但可提高精度.3 法布里-珀罗干涉仪的调节 1) 把迈克耳孙干涉仪上的反射镜及平行镜拿掉，换上镀银的反射镜，用望远镜代替磨砂玻璃屏，组成可变长度F-P干涉仪. 2) 用激光调节F-P干涉仪两内镜面间的平行.先调节干涉仪的底脚螺丝，使两反射回的光点中最亮的点与激光出射点重合，这时G的镀银面与激光束方向垂直.再通过望远镜看光点，调节G′的倾斜螺丝，使所有光点重叠.此时两镜严格平行，并可以看到很锐的干涉条纹. 3) 换上钠灯，调节高度使之与F-P基本等高，在光源与F-P间放上一块会聚透镜，并使光源的像平面在G上(要求像平面比反射面小).此透镜有2个作用：一是会聚光束，以增加干涉条纹的光强；二是作光阑用，以免杂散光从反射镜边缘通过，造成背景太亮. 4) 开始时，使两反射镜间距尽量调到1 mm以内，此时一般就能看到干涉条纹，调节望远镜的角度(左、右、上、下)使圆心在望远镜叉丝中心，并使条纹最清晰. 5) 先观察两套条纹重叠、分开、重叠的整个过程，做到心中有数，然后调到最低级次，开始测量Δt,代入式(7)求Δλ.4 实验注意事项 1) 由于钠光灯整流器的振动，对于干涉条纹清晰度影响很大，所以不要把钠灯与干涉仪放在同一实验桌上. 2) 两镀银反射镜要求调成严格平行.如果用激光调整时，还没有很清晰的干涉条纹，则放上钠灯，也不会出现干涉条纹. 3) 以两镜间距从小到大调节为宜.否则调节时易使两镀银面相碰. 4) 测量时应向同一个方向旋转，以免产生螺隙误差. 5) 欲求得准确的测量值，最好使5 890的干涉条纹夹在5 896的条纹正中时为始末点来测量.5 实验结果 实验结果如表1.由表可知=5.958. 笔者认为该实验对提高学生动手能力和科研能力都有较好的效果.表1t1/mm t2/mm t3/mm t4/mm t5/mm t6/mm ()/mm ()/mm()/mm0.038 710.334 180.621 600.913 01 1.209 67 1.494 800.291 430.291 830.291 07取=5893 Δλ/ 5.958 5.950 5.965作者单位：(台州师范专科学校物理系，浙江临海 317000)6 参考文献［1］ 王惠棣，柴玉瑛，邱尔瞻等.物理实验.天津：天津大学出版社，1989.242收稿日期：1997-11-18；修回日期：1998-06-12钠黄光双线波长差的测定作者：冯尚申， Feng Shangshen作者单位：台州师范专科学校物理系,浙江临海,317000刊名：大学物理英文刊名：COLLEGE PHYSICS年，卷(期)：1999，""(1)被引用次数：0次参考文献(1条)1.王惠棣.柴玉瑛.邱尔瞻物理实验 1989。
F-P干涉仪测Na灯波长差实验中必问的几个问题
F-P干涉仪测Na灯波长差实验中必问的几个问题高华;陆培;宋沙【摘要】F-P干涉仪测Na灯的波长差是大学普通物理实验中一个重要的实验内容,但是做实验的学生多是没有光学专业知识背景的理工科学生,对实验原理的理解存在一定的困难.文章通过几个简单问题的提出及回答清晰阐述了F-P干涉仪测Na 灯波长差的实验原理,加深了学生对实验的理解,提高了实验操作的成功率及物理实验的教学质量.【期刊名称】《物理与工程》【年(卷),期】2012(022)005【总页数】3页(P35-37)【关键词】F-P干涉仪;多光束等倾干涉;教学质量【作者】高华;陆培;宋沙【作者单位】中国地质大学(北京)材料科学与工程学院,北京 100083;中国地质大学(北京)地球物理与信息技术学院,北京 100083;中国地质大学(北京)地球物理与信息技术学院,北京 100083【正文语种】中文引言F－P（Fabry－Perot）干涉仪是一种多光束等倾干涉的干涉仪，它产生十分细锐的干涉亮条纹，具有极高的光谱分辨本领，被广泛用于星基和地基的中高层大气温度和风场测量［1～4］等一系列测量系统中，是许多现代高科技精密测量系统中不可缺少的核心部件.正因为如此，F－P 干涉仪作为培养高等院校理工科学生科学素养和专业操作技巧的经典实验，一直是高校普物实验开设的重点［5］.但是，由于F－P干涉仪是光学专用干涉仪，需要具有一定的物理基础及知识储备，才能较好地理解其工作原理，所以在理工科学生中开设F－P干涉仪实验，其物理原理并不能被所有同学所接受.如何才能使得学生在有限的时间内，既不耽误实验操作，又能清楚理解其中的实验原理，是我们作为实验教师一直思考的问题.通过实践教学我们发现，实验讲解过程中，没有必要按照光学干涉理论详细推导F－P干涉光强公式，只通过几个关键问题的提出和讲解就能使学生清晰地理解其中的实验原理.不仅如此，问题的提出还激发了学生的学习兴趣，加深了学生对实验的理解，得到了良好的教学效果.下面就教学过程中问题的提出和讲解做一个简单的教学设计和情景模拟，希望对其他教师的实验教学产生一定的启发，起到抛砖引玉的作用.实验中实验原理非常重要，为了弄清楚实验原理，我们必须先清楚实验仪器，并弄清以下几个问题.1 F－P干涉仪的结构如何？F－P干涉仪的结构非常简单，可以给学生用一句话表达：“内表面镀有高反射膜的间距可调的平行玻璃板”.结构虽然简单，但是必须强调其中的三要素：（1）内表面严格平行；（2）内表面镀有高反射膜；（3）内表面之间的间距可调，三要素缺一不可，否则不称其为F－P干涉仪，仪器结构的介绍给学生一个简单的、感性的认识.2 F－P干涉仪的光路及干涉图像如何？F－P干涉仪的光路如图1所示，由光源S，凸透镜L1，L2，和平行玻璃板G1，G2 共同组成了FP干涉仪.从光源S发出的光，经过透镜L1，照射到G1 上，由于G1，G2 内表面镀有高反射膜，所以光线会在G1，G2 之间多次来回反射.又由于G1，G2 内表面严格平行，所以经G1 或G2 的反射光线也严格平行.这些平行光入射到G2 上时，虽然G2内表面镀有高反射膜，但不是100%反射，都会透射一部分光，相对于这些透射光来说，其入射光严格平行，所以这些透射光也严格平行.透射的平行光光束经透镜L2 汇聚在它的后焦面上一点.光源所有入射角度相同的光线，即一个入射锥面上的所有光线经F－P干涉仪系统，在L2 后焦面上形成一个等倾干涉圆环.光源上不同入射角的光，将在L2 后焦面上形成干涉级次不同的明暗相间的同心圆环，即F－P 干涉的干涉图像.在这里，可以直接给出形成明暗圆环的光程差的条件，当光程差δ是半波长的偶数倍，干涉条纹为明纹，当光程差是半波长的奇数倍，干涉条纹为暗纹［6］.其中h 为FP干涉仪两玻璃板内表面之间的距离，i 为入射角，m 为干涉条纹的级次.δ＝2hcosi＝mλ（明纹）图1 F－P干涉仪实验光路图3 当入射单色光源改为钠灯时，F－P干涉图像将如何变化？了解了F－P 干涉仪的仪器结构及干涉图像，接下来要弄清楚F－P 干涉仪如何测量Na灯的波长差.为了回答这个问题，我们可以进行以下的分析：由于钠灯的两条谱线波长不同，即频率不同，不满足相干条件，在波的传播过程中，两波长的光不会发生相互干涉，所以Na灯可以看成是两个独立的单色光源.两个独立的单色光源分别经F－P干涉仪各自形成一套明暗相间的同心圆环，我们观察到的图像就是这两套圆环的叠加.4 两套干涉圆环的叠加效果如何？Na灯的两条谱线波长相差极小，所以，我们首先想到的是两套环的重合，即在某个状态时，两套环的明条纹与明条纹重合，暗条纹与暗条纹重合，我们观察到的现象是最明显的，对比度也是最大的，我们记这种状态为重合状态，如图2（a）所示.那么当光程差逐渐增大时（如h 增大），干涉图像如何变化？由干涉的原理可知，光程差增大，干涉条纹的级次增加，所以中心处有新的条纹冒出来，外面的条纹向外移动.由于二波长不同，当h的改变量一样时，波长短的改变的级次多，所以波长短的条纹移动速度比波长长的移动速度快.图像就会从图2（a）重合的状态慢慢分开，成为图2（b）所示的双环.如果h 继续增大，两套环越分越开，慢慢就会达到图2（c）所示的均匀间隔的状态.当h再继续增大，移动快的亮纹慢慢与移动慢的下一级次的亮纹接近（形成图2（d）所示的双环）并逐渐重合，回到图2（a）.如果h 继续增大，图像的叠加状态就会重复以上的变化过程.由此可知，当叠加效果变化一个周期，即从重合到下一次重合，移动快的条纹比移动慢的条纹多移动一个级次.图2 Na灯经F－P干涉仪干涉图像的叠加效果F－P 干涉仪产生干涉明纹的条件为：2hcosα＝mλ，对于中心级次α＝0，所以，对于某一次重合：相邻的下一次重合，设条纹分别移动n 个及n＋1个级次，则联立式（1）（2）可得其中h的改变量Δh 可以从仪器上两次重合的读数之差得来，λ1、λ2 已知，这样就可非常方便地算出两波长之差Δλ 的值.到此为止，F－P 干涉仪测光源波长差原理，学生已经非常清楚了.由此可见，在给学生讲解F－P干涉仪测Na灯的波长差实验时，其实验原理并非高深莫测，只要我们循序渐进地提出以上问题，并逐步解决问题，实验原理就清清楚楚呈现在学生面前，既为学生的实验操作打下良好的基础，也提高了我们的教学质量.参考文献【相关文献】［1］D.Rees and A.H.Greenaway.Doppler imaging system：an optical device for measuring vector winds：1：general principles［J］.Appl.Opt.1983，22：1078～1083 ［2］T.L.Killeen and R.G.Roble.Thermosphere dynamics：Contributions from the first5years of the Dynamics Explorer program.Rev.Geophys.，1988：26，329～367［3］G.Hernandez and R.G.Roble.Thermospheric nighttime neutral temperature and winds over Fritz Peak Observatory：Observed and calculated solar cycle variation ［J］.Geophys.Res.，1995，100：14647～14659［4］舒志峰，唐磊等.用于测风激光雷达的三通道法布里－珀罗标准具性能分析［J］.光学学报，2010，30（5）［5］周惟公，张自力.大学物理实验［M］.北京：高等教育出版社，2009：222～227［6］玻恩·沃尔夫.光学原理［M］.杨葭荪译.北京：电子工业出版社，2005。
实验五 钠黄光双线波长差的测定
实验五钠黄光双线波长差的测定【实验目的】1．了解F-P系统的结构用原理2．熟悉法布里——珀罗干涉仪的构造及使用方法3．测定钠黄光双线的波长差【实验仪器及用具】WSM—100迈克耳逊干涉仪及其附件F—P系统和望远镜、钠光灯（GP20Na型）、毛玻璃、透镜、支架等。
【实验原理】1.F—P系统（法布里—珀罗系统）的结构及原理F—P系统由两块相互平行的平面玻璃板组成，其中一块固定，另一块安装在防转滑块上，通过移动手轮可实现在干涉仪导轨面上滑动，以改变两玻璃板之间的间距。
平面玻璃板的内表面加工精度要求高于1/20波长。
内表面镀有高反射膜，膜的反射率高于90%。
光路如图1所示，当单色平行光束S以小角度θ入射到的M平面及M＇平面多次反射和透射时，分别形成一系列相互平行的反射光束1、2、3、4……及透射光束1＇、2＇、3＇、4＇……这些相邻的光束之间有一定的光程差θ∆L=cos2ndd为两平行板之间的间距，n为两平行板之间介质的折射率。
在空气中使用时n=1，θ为光束的入射角，这一系列互相平行并有一定光程差的光束在无穷远处或用透镜会聚的焦平面上发生干涉。
光程差为波长的整数倍时，产生干涉极大值，即λθk2cosd=式中k为整数，若间距d一定，在波长不变的条件下，同一级次k对应相同的入射角θ，形成一个亮环。
中心亮环θ=0，COSθ=1的级次最大，k max=2d/λ。
向外不同半径的亮环，依次形成一套同心圆环。
2．测量方法及公式实验装置图如图2所示，当仪器调节好后，用望远镜观察，波长为5890 A 与5896 A 的两套条纹同时出现，一般情况下，两套条纹相间是不均匀的，即出现双环现象（图3—a ）。
只有F —P 系统的两镜间距满足某些长度，这两套干涉环才重叠在一起，出现重叠单环（图3—b ）；而在另一些长度上，波长为5890 A 的环刚好夹在波长为5896A 两环的中间，出现居中单环（图3—c ）。
所谓的单环、双环可根据干涉情况则可根据条纹的相对疏密程度，因为重叠时较居中时条纹数相对减少了一半，故条纹明显变疏的是重叠单环。
法布里—珀罗
法布里—珀罗干涉仪摘要：通过实验熟悉法布里—珀罗干涉仪的原理、结构和使用方法，其产生的多束干涉条纹又细又亮，有很高的分辨率。
进而利用法布里—珀罗干涉条纹的这个特点观察钠黄光谱线的精细结构并测量钠光双谱线的波长差。
关键词：法布里—珀罗干涉仪；钠黄光谱线；波长差；法布里—珀罗干涉仪简称F-P干涉仪，是一种能实现多光束干涉的仪器，有很高的分辨本领和测量精度，是波长精度测量、光谱线精细结构的研究以及长度计量的有效工具。
本次试验主要了解其主要原理，练习熟悉其调节方法，观察钠黄光谱线的精细结构，观察两组条纹随距离的变化重合又分开的循环过程，测定一个周期所移动的距离，用它计算钠黄光双谱线波长差的。
1.实验原理从扩展光源S上任一点发出的光束以小角度入射到板P1上，经过折射后在两镀膜平面间进行多次来回反射和透射，分别形成一系列透射光束，以及一系列反射光束，如图所示。
当两个相对膜面M1和M2互相平行时，从板P2透射出来相互平行的具有一定光程差的多束相干光将在无穷远处发生干涉。
令d为两膜面的间距，θ为光束在膜面上的倾角，n为两镀膜平面之间空气层的折射率，取n≈1,则相邻二透射光束的光程差为：ΔL=2nd cosθ=2d cosθ（1）根据多光束干涉原理有：ΔL=2d cosθ=kλk+12λ（2）由以上分析可知，法布里—珀罗干涉仪所产生的是等倾干涉条纹。
对含有双谱线结构的光源，将形成两套多光束干涉条纹。
设两谱线的波长分别为λ1和λ2，若λ1<λ2时，对同一级次，必有θ1>θ2，因此两套干涉条纹会相互错开。
当光程差逐渐增大，双线的间隔也随之改变，光程差增大到一定值时，λ1的k+1级条纹会与λ2的k级条纹相互重叠，两套干涉条纹重合在一起，继续增大光程差，两套条纹又会错开。
因而，随光程差的变化，可以观察到周期性的条纹错开与重叠现象。
在实际应用中，能找视场中形成干涉条纹的入射光线的θ角都很小，即cosθ≈1，则（2）式可以简化为：ΔL=2d=kλk+12λ（3）当两板的间隔改变Δd时，视场中心的吞吐圆环数相应为Δk，则由（3）式可得：2d=k+Δkλk+Δk+12λ（4）在干涉条纹出现双线分布，其中一波长的光强为极大值而另一波长的光强恰为极小值时，双线的间隔均匀分布。
【VIP专享】09法布里-珀罗(F-P)干涉
实验九 法布里-珀罗(F-P)干涉仪测钠双线的波长差[实验目的]1．了解法布里-珀里(F-P)干涉仪的结构，掌握调节与使用F-P 干涉仪的方法；2．用F-P 干涉仪观察钠双线的实验现象。
[仪器和装置]法布里-珀里(F-P)干涉仪，钠光灯，测量望远镜 法布里-珀里(F-P)干涉仪是由两块间距为h ，相互平行的平板玻璃G 1和G 2组成，如图1所示。
为了获得明亮细锐的干涉条纹，两板相对的内表上镀有高反射铝膜或多层介质膜，两反射面的平面度要达到1/20 ~ 1/100波长，同时，两板还应保持平行。
为了避免G 1、G 2外表面反射光的干扰，通常将两板做成有一小楔角。
将G 2固定，G1可连续地在精密导轨上移动，以调节两板间距h 。
F-P 干涉仪属于分振幅多光束等倾干涉装置。
可用有一定光谱宽度的扩展光源照明，在透镜L 的焦平面上将形成一系列很窄的等倾亮条纹。
与迈克耳逊干涉仪产生的双光束等倾干涉条纹比较，F-P 干涉仪的等倾圆纹要细锐得多，如图2所示。
一般情况下，测量迈氏仪产生的圆条纹时读数精度为 1/10条纹间距左右；对F-P 干涉仪产生的圆条纹，其读数精度可高达条纹间距的 1/100 ~ 1/1000。
因此，F-P 干涉仪常用于高精度计量技术与光谱精细结构分析。
[实验原理]如果投射到F-P 干涉仪上的光波中含有两个光谱成分λ1、λ2，其平均波长为λ，则在L 的焦平面上，可以得到分别用实线（λ2）和虚线（λ1）表示的两组同心圆条纹（λ2>λ1），如图3所示。
两波长同级条纹的角半径稍有差别。
对于靠近条纹中心的某点（θ≈0），两波长干涉条纹的级次差(9-1)()21122121222λλλ-λ=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛πφ+λ-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛πφ+λ=-=∆h h h m m m 另外，由图3可知图1 F-P 干涉仪光路原理图图2 两种干涉仪产生的干涉图a) F-P 干涉仪产生的多光束干涉图 b) 迈氏干涉仪产生的双光束干涉图图3 波长λ1和λ2的两组等倾圆纹e e m ∆=∆(9-2)式中，Δe 是两波长同级条纹的相对位移量，e 是同一波长的条纹间距。
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实验一用法布里－珀罗（F-P）干涉仪测量钠黄双线的波长差
【实验目的】
1、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；
2、用F-P干涉仪测定钠黄双线的波长差。
【仪器和装置】
两块内侧面镀高反射膜的光学玻璃板。
其中一块固定位置安装，另一块由测微螺旋经20:1（50:1）机械传动装置控制移动，并由预置螺旋控制，实验前可按实验需要将动镜预置到某一位置。
光源是低压钠灯，通过毛玻璃可形成扩展的面光源。
助视工具是一个小型显微镜，配升降调节磁性座。
【主要技术指标】
反射镜：φ30mm, 平面度1/20λ
移动镜预置螺旋：最小分度值0.01mm，行程10mm
测微螺旋精度：最小分度值0.01mm，估读0.001mm
测量精度最小读数值0.0005mm,行程1.25mm （20:1）
最小读数值0.0002mm,行程0.5mm （50:1）低压钠光源：20W
【实验原理】
法布里－珀罗（F-P）干涉仪是根据平行
平面板反射单色光的多光束叠加产生细窄
明亮干涉条纹的基本原理制造的，如图2所
示，F-P干涉仪的主要部件是两块各有一面
镀高反射膜的玻璃板G1和G2，使镀膜面相
对，夹一层厚度均匀的空气膜，利用这层空
气膜就能够产生多光束干涉现象。
来自光源
任一点的单色光以入射角θ照射到平行板
图2 干涉原理图
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
并且由计算得出，透射光束叠加后的光强
λπδ22
sin )
1(411
R R I I -+='
式中R 是反射率。
这个结果表明，I' 随δ 改变而变化。
并且，当
)2,1,0 ==m m （λδ
时I' 为极大值。
当
)2,1,0(2
/)12( =+'=m m λδ
时，I' 为极小值。
【实验内容及步骤】
一、实验准备，观察多光束干涉条纹
1、 光学实验平台上，放置F-P 干涉仪使其面向实验者，仪器中心离实验台边缘约40cm 并
将仪器的两个磁性底座锁紧。
转动预置螺旋，直到G l 和G 2两个镜面相距约1mm （注
意：切勿使两镜相碰）。
2、 低压钠灯S 安置在光路中的适当位置，取下毛玻璃屏，插入灯窗挡板至钠灯，通过灯窗
挡板小孔的光束在两个镜面之间反射形成一系列光点，需用镜子的调节旋钮消除镜面间的倾斜角，使正对镜面观察时这些光点是重合的，表明两镜面已近乎平行。
此时通过F-P 干涉仪镜面已可看见干涉条纹。
3、 离F —P 干涉仪镜面约10cm 处放置f=45透镜，离透镜约20cm （两底座之间）处放置小
型显微镜。
此时取下灯窗挡板，再在F-P 干涉仪上插入毛玻璃屏FG 形成面光源，就能够从该系统（图3）的轴向观察到一系列明亮细锐的多光束干涉圆环。
经过更细致的调节，当圆环很清晰且干涉环不随眼睛的移动发生直径大小的变化，表明两个镜面已经严格平行了。
θ
δcos 2nd =
图3 观察多光束干涉条纹
二、测定钠黄双线的波长差
照亮毛玻璃屏FG 的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。
预置螺旋和透镜不动，调节测微螺旋，在移动动镜改变G 1和G 2距离（注意勿使两镜相碰）的过程中，可以发现，在某长度上，这两套干涉环会重叠起来，此时干涉环看起来最为稀疏；而在另一长度上，一套干涉环恰好夹在另一套干涉环中间，此时干涉环看起来最为密集。
仔细操作，可以相当准确地测定这一居中位置。
根据前面实验原理，透射光的加强条件为
)(cos 2极大λθm d =
若只考虑环系的中心处（cos θ ＝1），当一环系位于另一环系中间时则有
21111212λλ⎪⎭⎫ ⎝
⎛
+==m m d
(1)
其中λ1 ＞ λ2。
当动镜继续移动，经过二环系重合，再度居中时，
221222112λλ⎪⎭⎫ ⎝
⎛
+==m m d
(2)
从(2)式减去(1)式，得到
()()()2212112122λλλ+-=-=-m m m m d d
若λ1 和 λ2波长差很小，近于相等，则得
()1221
212d d -=
-λλλ
(3)
其中2
1λ或可为二波长平均值的平方2m λ。
对钠黄双线，可取（589．3nm ）2。
实验时，转动
测微螺旋（适当配合预置螺旋），先使G 1和G 2两镜逐渐靠近，直到几乎接触（但不可相碰），
此时钠黄光产生的两个干涉环系实际上相重合。
随着动镜逐渐移开，两个环系也逐渐分开，直到一环系恰好位于另一环系中间时，记下测微螺旋读数Ｄl ，继续移远动镜，两个环系经过重合又分开，当一环系再次恰好位于另一环系中间位置时，记下测微螺旋读数Ｄ2（如图4）。
图4 读数示意图
因实验测得微螺旋读数（Ｄ2－Ｄl ）是与玻璃板G 1和G 2距离（d 2－d l ）之比为K=20:1（50:1），因此在处理数据时公式(3)中的（d 2－d l ）＝（Ｄ2－Ｄl ）／K ，代入公式经计算，即可得钠黄双线波长差。
本实验宜进行多次测量取平均值。
图5 实验光路图
在光路中加入一个小型显微镜M ，对观测工作更有利（如图5）。
它将干涉圆环经过透镜L 成的实像放大成虚像。
【数据记录及处理】
表1 实验数据表
代入公式（3）计算出钠双线波长差21λλ-。
【实验注意事项】
1、 仪器轻拿轻放，防止碰撞和震动，以防止两镜面擦伤。
2、 禁止用手触及光学零件的透光表面。
3、 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。
4、 移动钠灯时需一手持灯体一手托底座。
5、 禁止调节F-P 干涉仪后面一个镜面。