多光束干涉和法布里—珀罗干涉

多光束干涉和法布里—珀罗干涉

如扩展光源的等倾干涉、自由光谱范围、分辨本领等基本概念，而且可以巩固、深化精密光学仪器调整和使用的许多基本技能。

实验重点：

○1了解F-P干涉仪的特点和调节；

○2用F-P干涉仪观察多光束等倾干涉并测定钠双线的波长差和膜厚；○3巩固一元线性回归方法在数据处理中的应用；

实验原理

（1）.多光束干涉原理：

F---P干涉仪表面平行的介质层中光的反射和折射

F-P干涉仪由两块平行的平面玻璃板或石英板组成，在其相对的内表面上镀有平整度很高的高反射率膜层。为消除两平板相背平面上的反射光的干扰，平行板的外表面有一个很小的楔角自扩展光源任意一点发出的一束光，入射到高反射率平面上后，光就在两点间多次往返反射，最后构成多束平行的透射光1，2，

实验装置示意图

实验内容

（1）操作内容

①以钠光灯扩展光源照明，严格调节F--P两反射面P1、P2的平行度，获得并研究多光束干涉的钠光等倾条纹；测定钠双线的波长差。

②用读数显微镜测量氦氖激光干涉圆环的直径D i,验证

D i+1²—D²=常数，并测定P1、P2的间距。

（2）操作提示

①反射面P1、P2平行度的调整是观察等倾干涉条纹的关键。具体

0.007)10

⨯

，验证公式：

4 2

D=-

i

24f d b λ=2ln ln 4ln d f b λ∴=-，()()u d u b d b

∴=- 5()() 2.0410u b u d d m b

-∴=-⋅=-⨯ 最终的结果可表述为：

3()(3.280.02)10d u d m -±=⨯ 又因为相关系数1r →，所以2i D 与i 之间是线性关系，即221i i D D +-=常数，

验证了假设。

如何验证：

要验证221i i D D +-=常数，即验证221i i R R +-=常数

图中X 轴为测量十字叉丝的水平线，实验时记录的数据位k X 的位置 有勾股定理得：

222k k R d X =+ 所以221i i R R +-=221k k X X --

综上，可以将验证

221i i D D +-=常数转换为验证221k k X X --=常数，从而简化

了实验

X

多中间量。如果数据个数过多，计算效率就显得低下。这里我建议用软件计算回归系数：一种是利用Excel电子表格函数库中的linest 函数计算，具体步骤不做说明。另一种是用软件MATLAB提供的函数polyfit(x,y,n)用于实现最小二乘多项式曲线拟合。这里x和y代表被拟合的数据n代表拟合多项式。

参考文献

(1)李朝荣，徐平，唐芳等.《基础物理实验》北京航空航天大学出版社，2010.196

(2)李强《大学物理实验》西安交通大学出版社2010年1 月

（3）龚正雄.《普通物理实验》》.北京：人民教育出版社，1982.86~88

附:原始数据照片