钠灯中的黄双线波长测量

钠灯中的黄双线波长测量
【实验目的】
1. 进一步掌握迈克耳逊干涉仪的调节和使用方法．
2. 加深对各种分振幅干涉图形的认识和理解．
3. 利用等倾干涉条纹测定钠黄双线波长差
【实验仪器】
钠光灯，迈克尔逊干涉仪，氦-氖激光器，毛玻璃片。

【实验原理】
低压钠灯发出的黄光包括两种波长相近的单色光(λ1=58965.930Å，λ2= 5889.963Å)。

这两条光谱线是钠原子从3P 态跃迁到3S 态的辐射，用扩展的钠光灯照射迈克耳孙干涉仪得到的等倾干涉圆环是两种单色光分别产生的干涉图样的叠加。

若以d 表示M1/、M2间距(参见迈克耳孙干涉仪原理图)，则当2d =k λ (k =0,1,2，…)时，环中心是亮的，而当2d = (2k +1) (k =0,1,2,…)时，环中心是暗的，若继续移动M2，则当M1/，M2的间距增大到d 1，且同时满足
21d = k 1λ （1）
21212λ⎪⎭⎫ ⎝
⎛+=k d （2） 两个条件时，因为λ1和λ2相差不大，λ1的各级暗环恰好与λ2的各级亮环重合条纹的可见度几乎为0，难以分辨，继续移动反射镜，当M1/、M2间距增到d1时，又使λ1和λ2的各亮环重合，条纹又清晰可见，随着M2的继续移动，当M1/、M2间距d2满足
(3)
(4) 时，条纹几乎消失.由（4）式减去（1）式，（5）式减去（2）。

M1/、M2间距增加量△d 满足
（5）
()21
2d k k λ=+∆()122
221d k k λ=++∆+⎡⎤⎣⎦12d k λ∆=∆
（6） 时，条纹的可见度出现上述一个周期的循环，式中△k 为干涉条纹级次的增加量。

由（7）减去（6）式的（7) 由（6）式可得 △k=2△d/λ1 (8)
把（9）式代入8式的d d ∆=∆=
∆22221λλλλ（9）
【实验内容】
1.仪器的调节
1
、活动反光镜；2、固定反光镜；3、固定螺钉；4、补偿板；5、分光板；
6、毛玻璃屏；
7、刻度轮；
8、刻度轮止动螺钉；
9、微量读数鼓轮； 10、
11、12、调节螺钉
用氦-氖激光调节迈克尔逊干涉仪使M 1与M 2垂直。

具体操作如下：
1）启动He-Ne 激光器，使He-Ne 激光束大致垂直于M 1，即调节He-Ne 激光器高低左右位置，使反射回来的光束按原路返回。

2）在毛玻璃屏6看到分别由M 1和M 2反射至屏的两排光点，每排三个光点，中间一个比较亮，旁边两个比较暗。

调节M 1背面的两个螺丝钉，使两排光点一一重合，这时M 1与M 2大致互相垂直。

3）在He-Ne 激光器和迈克尔逊干涉仪之间加入扩束镜，让激光束汇聚形成点光源。

这时在屏上就可看到同心圆干涉条纹。

通过调节螺钉11，使圆心调整屏幕正中央。

4）转动手柄使M 2后移动，观察中心条纹冒出或缩进，转动微量读数鼓轮到条纹变得粗而清
2
2(1)d k λ∆=∆+2
12k
λλλλ∆=-=∆
晰为止。

2.用迈克尔逊干涉仪测量M2板移动的距离d∆。

具体操作如下：
1）关闭He-Ne激光器，去掉扩束镜，点亮钠光灯，把毛玻璃放到钠光灯与迈克尔逊干涉仪之间，此时一般可以看到干涉条纹，再调节细调拉簧微动螺钉，使能看到位置适中、清晰的圆环状非定域干涉条纹。

观察条纹变化。

转动微
∆是量读数鼓轮，可看到条纹的“冒出”或“缩进”。

判别M1ˊM2之间的距离d 变大还是变小。

2）转动微量读数鼓轮，使M2镜逐渐远离分光板，找到条纹变模糊位置。

用微量读数鼓轮移动M2镜，同时仔细观察条纹，至条纹可见度最低时记下M2的位置，继续加大光程差，记录10次条纹可见度最低时M2镜位置。

∆的平均值，将测得的数据代人公式求出钠黄双线的波长。

3）求出d
【注意事项】
（1）调节螺钉和转动手轮时，一定要轻慢。

（2）在测量过程中，微调鼓轮应沿同一方向转动，中途不可倒转，以便消除螺纹的间隙误差。

（3）要想看到同心圆环条纹必须是等倾干涉，那么就必须要把两个反射板调整完全平行。

此外，因为钠光灯毕竟不是单色光源，当光程差超过了波列长度后就不能看到条纹了，所以要注意控制光程差。

【实验数据与处理】
记录钠灯干涉模糊处的位置
nm Na 3.589=λ
nm d d 5970.022221=∆=∆=
∆λλλλ
【思考题】
1. 形成等倾干涉的条件是什么？
要产生等倾干涉，首先要满足干涉的条件，光源要满足相干性的条件，总结如下：
1光源必须满足时间相干性和空间相干性，也就是光源宽度有限，光源是准单色光。

2光源发出的光震动方向基本一直。

3用来产生等倾干涉的介质的厚度必须足够小。

太大了相干长度不够。