实验一 F-P干涉仪实验(修订)
F-P干涉仪(精)
1
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。
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。
11
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
12
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。
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
9
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。
19
5
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`。
F-P干涉仪
一. 结构
精确平行 镀多层膜
G1 G2
避免干扰，不平行 有微小角度5—30
振
幅
A
递 减
B i
D i C nh
基本装置图
* 注意：G1，G2板可移动—光程可调
原理图
相邻两束光的光程差 2nhcosi 相邻两束光的相位差 2 4 nh cos i
若考虑镀膜和金属内表面反射
相邻两束光的相位差 2 4 nh cos i 2
二. 作为光谱仪的分光特性
F-P干涉仪：作为光谱仪，用于分析谱线的超精 细结构
* 不同谱线中心的位置差别
1. 色散本领 即：光谱仪将不同波长的谱线在位置上分开的能力
F-P干涉仪的第m级亮纹 定义：角色散本领
2nhcosi m
m
m1
F-P干涉仪的选频作用
2. 透射谱线的半值宽度
相差公式 4 nh
求微分取绝对值
Δ
4nh 2
Δ
代入半强相位宽度，得中心波长为 m 的谱线用波长表
示的半值宽度：
Δm
2 2nh
1 R R
用频率间隔表示为：
Δ m
c
2
Δm
di m
d 2nh sin i
D di
d
在同一级亮纹中波长相差为一 个单位的谱线所分开的角距离
D m , m 2nh cos i /
2nh sin i
D 1
tan i
i m D 越大
Байду номын сангаас
* 每一谱线本身的宽度
I
2. 色分辨本领
两谱线同一级强度恰能分辨的 0.5
【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。
F-P干涉仪研究性实验
---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------F-P干涉仪研究性实验F‐P 干涉仪研究性实验余丰沛、张泰艺、张津（北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院北京102206）摘要：本文主要研究的是多光束干涉的原理和现象，F‐P 干涉仪在钠双线测量上的应用以及在测量过程中对其测量标准判断的研究和造成其的原因。
关键词：F‐P 干涉仪，多光束干涉中图分类号：043文献标识码：A文章编号：一、研究该实验的原因在实际操作 F-P 干涉仪的过程中，测定钠光波长时会有一个问题，实验室利用多光束干涉来清楚的把钠双线进行区分，可以通过两套条纹的相对关系来测定双线的波长差，是以条纹嵌套来作为判断依据。
如图 2 所示：其中 c 图位置就是嵌套位置，条纹均匀分布，其原理可以推导出来，设钠双线的波长为 1 和 2 ，且 1 2 .当空气厚度为 d 时，1 的第 k 1 级亮纹落在 2 的 k 2 和 k 2 +1级亮纹之间，则有（空气相对折射率为 1） 2dcos?=k 1 1 =（k 2 +0.5） 2 当 dd+∆d 时，又出现了两套条纹嵌套的情况。
如这时k 1 k 1 +∆k，由于 1 2 ，故k 2 +0.5k 2 +0.5+∆k+1，1 / 8于是可得， 2∆dcos?=∆k 1 =（∆k+1） 2 由此可得， ?∆? =???∆????? ，1 - 2 =??∆? 故∆= 1 - 2 =?????∆?????? ? ??∆? 但如果以两套条纹重合为判断依据，则此公式依然成立。
两条纹重合既是图 a。
其实从图中我们就可以看出，图 a 明显要比剩余 3 幅图要明亮许多，而且其位置也要更容易判断，相比于条纹嵌套的图 c 位置更是容易许多，嵌套位置很让人很难以判断。
光纤F-P干涉仪原理分析
光纤F-P干涉仪原理分析1 光纤法珀干涉传感器的分类 (1)1.1 本征型光纤法珀干涉传感器 (2)1.2 非本征型光纤法珀干涉传感器 (3)1.3 在线型光纤法珀干涉传感器 (4)2 非本征型光纤法珀干涉仪的基本原理 (5)目前，一些光纤干涉传感器已被成功地广泛应用于许多方面，特别是化合物材料的健康检测、大型公民建工程的结构（如，桥梁，水坝）、宇宙飞船、飞机等领域，这将会使所谓的智能材料和结构得以实现。
光纤法布里－珀罗干涉仪是这些应用最好的选择之一，它结构简单、原理经典，基于此结构的光纤传感器具有微型化、简单化、实用化等许多优点。
1 光纤法珀干涉传感器的分类法布里－珀罗干涉仪(FPI)早在19世纪末就已问世，但基于光纤的法布里－珀罗干涉仪(FFPI)直到20世纪80年代才制作成功，随后FFPI逐渐被应用到温度、应变和复合材料的超声波压力传感中。
光纤FP传感器的特点是采用单根光纤、利用多光束干涉原理来监测被测量，避开了Michelson和Mach-Zehnde干涉传感器所需两根光纤配对以及必须对偏振进行补偿等问题。
此外光纤法珀干涉传感器对任何导致其两个反射面距离发生变化的物理量灵敏度极高，而且传感区域很小，在很多应用时可被视为“点”测量；加之其结构简单、体积小、复用能力强、抗干扰、重复性好等优势，在嵌入式测量更是倍受青睐，成为实现所谓人工智能结构和材料等相关领域的研究热点。
自从第一根光纤法珀干涉仪问世之日起，人们陆续开发出了很多光纤法珀干涉仪，大致来说，根据干涉仪结构的不同，光纤FP传感器大致可分为三类：本征型光纤法珀干涉传感器(Intrinsic Fabry-Perot interferometer, IFPI)、非本征型光纤法珀干涉传感器(Extrinsic Fabry-Perot interferometer, EFPI)、和在线型光纤法珀干涉标准具(In line Fiber-Optic Etalon, ILFE)本征型光纤FP传感器中，两反射面之间的干涉仪由单模光纤或多模光纤构成；而非本征型光纤FPI传感器中，干涉仪由空气或其它非光纤的固体介质(如中空的石英玻璃管)构成，光纤在线法珀干涉标准件的干涉腔主要由空芯光纤充当。
北航基础物理实验研究性报告 多光束干涉和F-P干涉仪数据处理方法与多光束规律的推导
基础物理实验研究性报告多光束干涉和法布里—珀罗干涉仪Multi-beam interference and Fabry-Perot interferometer目录摘要 (3)Abstract (3)一、实验目的 (4)二、实验原理 (4)2.1多光束干涉原理 (4)2.2多光束干涉条纹的光强分布 (5)2.3 F-P干涉仪的主要参数 (6)三、实验仪器 (7)四、实验主要步骤 (8)4.1操作内容 (8)4.2操作提示 (8)4.3操作注意事项 (10)五、数据处理 (10)5.1钠光波长差的测定 (10)5.1.1原始数据 (10)5.1.2数据处理 (10)5.2验证，测定P1、P2的间距d (11)5.2.1原始数据 (11)5.2.2 验证分析 (12)六、误差分析 (12)七、实验技巧的总结 (13)7.1钠光波长差的测定 (13)7.2验证，测定P1、P2的间距d (13)八、实验探究 (14)8.1对数据处理方法的改进 (14)8.1.1波长的计算公式 (14)8.1.2光波波长不确定度 (15)8.2多光束的干涉规律的推导与讨论 (16)8.2.1多光束的干涉规律的推导 (16)8.2.2结果与讨论 (18)九、实验思考题 (19)十、实验感想与总结 (22)10.1动手能力的提高 (22)10.2自学能力以及预习能力的提高 (22)10.3对物理理论知识认识的升华 (23)参考文献： (23)摘要法布里—珀罗干涉仪简称F-P干涉仪，是利用多光束干涉原理设计的一种干涉仪，本文以“多光束干涉”为内容，先介绍了实验的基本原理、方法与过程，仪器构造和使用方法，而后进行了数据处理与误差分析。
提出了一种新的处理数据的方法，并且对多光束干涉规律进行了推导与讨论。
关键词：F-P干涉仪；多光束干涉；基本原理；干涉规律；AbstractFabry–Pérot interferometer is short for F-P interferometer. It is designed with the theory of Multi-beam interference. This article is based on Multi-beam interference , and introduces the basis theory, methods , process, and the configuration and the usage of the apparatus. Then, it gives one method on data handling. Based on the data in the experiment, it also analyzes the origin of some errors and offers some proposals and comes up with a new method of data handling.At last ,it talks about the theory of Multi-beam interference.Key words:F-P interferometer. Multi-beam interference.basis theory. Law of interference.一、实验目的1.1 了解F-P干涉仪的特点和调节；1.2 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；1.3巩固一元线性回归方法在数据处理中的应用。
多光束干涉
补充：自由光谱范围 设 1、2 1 2 （ ）二光以相同方向射入F-P标准具，各生
一组同心环状亮条纹。 对同一级次 k（二波长亮圆环有一定位移）
(k 1)2 k 2 k 1
(k 1)1
设波长差大到某一 值，二圆环重合
2h cos i k1 (k 1)2
2 1
2
6.1
多光束干涉强度分布公式
A
P 1
i
P2
At
Atr 2 Atr 4
Ar Artt '
Ar 3tt ' Ar 5tt '
Atr Atr 3
Att '
Att ' r 2 Att ' r 4
r 2 为镀银面的强度反射系数
当 r 1 ， t 1时，反射光中 t
r tt 1
ik 4 10 rad 0.001
（2） i 固定， 变化（非单色平行光入射） 由于多光束干涉，在很宽的光谱范围内只有某些特定 波长 k 附近出现极大。 当i
0 时，k 满足 2nh kk (k 0,1, 2...)
2nh k k
kc vk k 2nh
2
2
将此值代 入IT 表达式:
I0 I0 IT I0 2 2 2 4 R sin ( / 2) 4 R( 4) 1 1 2 (1 R) (1 R)2
可得
2(1 R ) （*） 定量说明R对干涉条纹锐 度的影响。 R
R 1, 0 ，即反射率越大，干涉条纹的锐度越大。
由等比级数公式
首项 级数和 1 公比
得
UT
Att 1 r 2 ei
F-P干涉仪
S
L1 G1 d G2 L2
P 法布里－珀罗干涉仪简图 法布里－
பைடு நூலகம்
实际仪器中， 实际仪器中，两块楔形板分别安装在可调的 框架内， 框架内，通过微调细丝保证两内表面严格平 行；接近光源的一块板可以在精密导轨上移 以改变空气层的厚度。若用固定隔圈 固定隔圈把 动，以改变空气层的厚度。若用固定隔圈把 两板的距离固定则称为F－P标准具 标准具。 两板的距离固定则称为F－P标准具。 干涉仪用扩展光源发出的发散光束照明， 干涉仪用扩展光源发出的发散光束照明，如 图所示，在透镜L 图所示，在透镜 2焦平面上将形成一系列很 等倾亮条纹。 窄的等倾亮条纹 窄的等倾亮条纹。
法布里－珀罗（Fabry-Perol）干涉仪 法布里－珀罗（Fabry-Perol）
F－P干涉仪实验装置
法布里－珀罗（Fabry-Perol）干涉仪 法布里－珀罗（Fabry-Perol）
组成 F－P干涉仪由两块略带楔角的 玻璃或石英板构成。如图所示， 玻璃或石英板构成。如图所示， 两板外表面为倾斜， 两板外表面为倾斜，使其中的反 射光偏离透射光的观察范围， 射光偏离透射光的观察范围，以 免干扰。 免干扰。 两板的内表面平行， 两板的内表面平行，并镀有高 反射率膜层， 反射率膜层，组成一个具有高反 射率表面的空气层平行平板。 射率表面的空气层平行平板。
F-P干涉仪测量激光波长
合振动的强度为：
A 2 (1 ) 2 A02 1 1 1 i 1 i 1 (1 ) 2 A02 1 2 2 cos 1 (1 ) 2 A02 1 2 2 2 (1 cos ) 1 (1 ) 2 A02 (1 ) 2 4 sin 2 2
Aei0
2
eiN 1 A0 i , e 1
2 i 0 i 0
a1 (1 q n ) Sn 1 q
A Ae e
eiN 1 e iN 1 A0 i i e 1 e 1
1 sin ( N ) 2 (eiN e iN ) 1 cos N 2 2 2 2 A0 A0 A0 1 cos 2 1 2 (ei e i ) sin ( ) 2
2
用F-P标准具测光波波长的原理：
如果运用已知波长 去测量波长那么会带来很多方便
D k - D k m '2 '2 Dk Dk m
2
2
图117这些透射光束都是相互平行的如果一起通过透镜l2则在焦平面上形成薄膜干涉条纹每相邻两光束在到达透镜l2的焦平面上的同一点时彼此的光程差值都一样
法布里—珀罗干涉仪 测量激光波长
目的： （一）熟悉 F—P干涉仪的原理及调节方法 （二）测量激光的光波波长
要求：
1 调出标准的等倾干涉花样 2 用普通方法测量未知光波的波长 3 在厚度不变的条件下，测量激光的光波波长
'
A1eit , A2ei (t ) , A3ei (t 2 ) , A4ei (t 3 ) , AN eit ( N 1)
设
A1 A2 A3 Av A0
实验一 F-P干涉仪实验(修订)
G2
会聚透镜 L
=mλ
m : 干涉条纹的级数 λ : 入射光的波长
5
接收屏
实验原理
入射角
——入射角
由公式 =2ndcos， 当d一定时，所有入射角为 的入射光，其形成的干 涉条纹为一圆环，所有的 形成一系列圆环干涉条纹。 干涉形成明暗相间的圆环
G1
镀高反射膜 镀高反射膜
G2
会聚透镜 L
思考：如何调节和判断两玻璃板平行？
7
实验原理 ——两玻璃板间距离
入射角
G1
镀高反射膜 镀高反射膜
由公式 =2ndcos=mλ，对 于某一入射角 产生的的干涉条 纹，当d改变时，其干涉条纹的级 数也会发生变化。
d初始值取1mm左右。
G2
会聚透镜 L
接收屏
8
实验内容
1、调节F-P干涉仪
调节过程中切勿使两镜相碰。
3
实验仪器和装置
F-P干涉仪、测微目镜、 凸透镜、 低压钠灯、毛玻璃、灯窗挡板
主要技术指标:
反射镜：
30mm, 平面度1/20
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 最小读数值0.0002mm,行程0.5mm
转动预置螺旋， 目测Gl和G2两个镜 面相距约1mm 。 加入灯窗挡板， 将光源变为点光源
垂 直 调 节
调节镜面平行
水平调节
9
实验内容
2、观察多光束干涉条纹
调节过程中切勿使两镜相碰。不要调节F-P 干涉仪后面一个镜面，以免影响观察现象。
形成放大的像
取下灯窗挡板，插入毛玻璃片形成面光源，通过 小型显微镜观察干涉条纹。
北航基础物理实验研究性报告-F-P干涉
△λ= （4）
3.2
表征标准具特征的另一个参量是它所能分辨的最小波长差 ，就是说，当波长差小于这个值时，两组条纹不能再分开。常称 为分辨极限，而把λ/ 称作分辨本领。可以证明：
2.使用读数显微镜进行测量时，注意消空程和消视差。
3.试验完成后，膜片背后的方位螺钉应置于松弛状态。
五．实验数据处理
1.
1.1
i
1
2
3
4
5
di/mm
3.42834
3.72723
4.0262
4.32618
4.62416
i
6
7
8
9
10
di/mm
4.92292
5.22217
5.51993
5.8188
6.11672
△λ=λ1—λ2= ≈ (6)
1.2
[1]用读数显微镜测量氦氖激光干涉圆环的直径Di,验证Di+12—Di2=常数，并测定P1、P2的间距。
由于条纹的确切序数k一般无法知道，为此可以令k=i+k0，i是为测量方便规定的条纹序号，于是
Di2=—(4iλf2)/nd+Δ
这样就可以通过i与Di2之间的线性关系，求的(4λf2)⁄d；如果知道λ、f、和d三者中的两个就可以求出另一个。
1.3
激光干涉读数时遇到了以下几个问题：
（1）视野内圆环左右不对称，导致读数时无法完整的读出十组数据
（2）视野内圆环数较少，无法完整读出十组数据
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。
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。
光的干涉分振幅干涉实验报告
竭诚为您提供优质文档/双击可除光的干涉分振幅干涉实验报告篇一：迈克尔逊干涉仪实验报告迈克尔逊和法布里-珀罗干涉仪摘要：迈克尔逊干涉仪是一种精密光学仪器，在近代物理和近代计量技术中都有着重要的应用。
通过迈克尔逊干涉的实验，我们可以熟悉迈克尔逊干涉仪的结构并掌握其调整方法，了解电光源非定域干涉条纹的形成与特点和变化规律，并利用干涉条纹的变化测定光源的波长，测量空气折射率。
本实验报告简述了迈克尔逊干涉仪实验原理，阐述了具体实验过程与结果以及实验过程中的心得体会，并尝试对实验过程中遇到的一些问题进行解释。
关键词：迈克尔逊干涉仪；法布里-珀罗干涉仪；干涉；空气折射率；一、引言【实验背景】迈克尔逊干涉仪是1883年美国物理学家迈克尔逊和莫雷合作，为研究“以太”漂移而设计制造出来的精密光学仪器。
它是利用分振幅法产生双光束以实现干涉。
通过调整该干涉仪，可以产生等厚干涉条纹，也可以产生等倾干涉条纹，主要用于长度和折射率的测量。
法布里-珀罗干涉仪是珀罗于1897年所发明的一种能现多光束干涉的仪器，是长度计量和研究光谱超精细结构的有效工具；它还是激光共振腔的基本构型，其理论也是研究干涉光片的基础，在光学中一直起着重要的作用。
在光谱学中，应用精确的迈克尔逊干涉仪或法布里-珀罗干涉仪，可以准确而详细地测定谱线的波长及其精细结构。
【实验目的】1．掌握迈克尔逊干涉仪和法布里-珀罗干涉仪的工作原理和调节方法；2．了解各类型干涉条纹的形成条件、条纹特点和变化规律；3．测量空气的折射率。
【实验原理】（一）迈克尔逊干涉仪m1、m2是一对平面反射镜，g1、g2是厚度和折射率都完全相同的一对平行玻璃板，g1称为分光板，在其表面A镀有半反射半透射膜，g2称为补偿片，与g1平行。
当光照到g1上时，在半透膜上分成两束光，透射光1射到m1，经m1反射后，透过g2，在g1的半透膜上反射到达e；反射光2射到m2，经m2反射后，透过g1射向e。
两束光在?。
fp干涉仪实验报告
fp干涉仪实验报告
《FP干涉仪实验报告》
摘要：本实验利用FP干涉仪对光的干涉现象进行了研究和实验，通过调整干涉仪的参数，观察和记录了干涉条纹的变化，验证了光的干涉理论。
引言：FP干涉仪是一种用来研究光的干涉现象的仪器，通过干涉仪可以观察到光的干涉条纹，并且可以通过调整干涉仪的参数来研究光的干涉规律。
本实验旨在通过对FP干涉仪的实验研究，验证光的干涉理论，并且探讨干涉仪的工作原理和参数对干涉条纹的影响。
实验方法：首先，我们调整干涉仪的镜子位置，使得两束光在干涉仪内部相遇并产生干涉现象。
然后，我们通过调整干涉仪的参数，如镜子的倾斜角度和间距等，观察和记录干涉条纹的变化。
最后，我们使用光源的不同颜色和波长进行实验，比较不同波长光的干涉条纹，验证光的干涉理论。
实验结果：通过实验，我们观察到了明暗相间的干涉条纹，并且发现随着干涉仪参数的调整，干涉条纹的间距和形状会发生变化。
同时，我们还发现不同波长光的干涉条纹也有所不同，这进一步验证了光的干涉理论。
讨论：通过本实验，我们验证了光的干涉理论，并且探讨了干涉仪参数对干涉条纹的影响。
我们发现，干涉仪的镜子倾斜角度和间距对干涉条纹的形状和间距有着重要影响，这为进一步研究光的干涉现象提供了重要的实验基础。
结论：本实验通过对FP干涉仪的实验研究，验证了光的干涉理论，并且探讨了干涉仪参数对干涉条纹的影响。
通过本实验的研究，我们对光的干涉现象有了更深入的理解，为进一步研究光的干涉现象提供了重要的实验基础。
F-P干涉仪
法布里—珀罗干涉仪摘要：法布里—珀罗干涉仪（简称F-P干涉仪）是一种应用多光束干涉原理制成的高分辨率光谱仪器，它具有很高的分辨本领和集光本领，因此，常用于分析光谱的超精细结构，研究光的塞曼效应和物质的受激布里渊散射，精确测定光波波长和波长差，以及激光选模等工作。
关键词：F-P干涉仪、Na黄双线、波长差、汞灯绿线、波长实验目的：1：了解F-P干涉仪的结构和原理以及基本特性2：学习F-P干涉仪的调节技术3：用F-P干涉仪做某些光学测量实验原理1：仪器的基本结构及工作原理F-P干涉仪（如图1）主要由平行放置的两块平面玻璃板构成，两块玻璃板L1、L2相对的内表面有极高的平面度，两表面上各镀有反射率很高的金属膜层或多层介质膜。
为了避开外表面上反射光的干扰，两块板都做成稍微有点楔形，将两块板相对的内表面调成相互平行，在两内表面间形成了一平行平面空气层。
如果两板内表面间距固定，则称为F-P标准具；若玻璃板间距可变，则成为F-P干涉仪。
图1如图1，光源发出的光经透镜成平行光以小角度入射到板上，在两镀层平面间来回多次反射和透射，分别成一系列反射光束和透射光束，这一系列相互平行并有一定光程差的透射光经另一透镜会聚在，在这一透镜像方焦面上发生多光束干涉。
在透镜诸光束中，相邻两光束光程差为 2c o s n h i '∆= （1） 相应的相位差为 4cos nh i πδλ'=（2），式中h 为两镀层间距，n 为两镀层平面间物质的折射率，i '为两镀层平面间反射光和平面发现的夹角。
当相邻两光束的光程差为波长的整数倍时产生干涉极大值2cos nh i k λ'=（3） 条纹的细锐常用半值角度来衡量。
第k 及亮纹的半值角度为12sin k k Ri nh i Rλπ-∆=（4），式中R 为两板内表面反射膜的反射率，由上式可知，R 越接近于1，两板内表面间距h 越大，k i ∆就越小，亮纹就越细锐。
fp干涉仪实验报告
fp干涉仪实验报告FP干涉仪实验报告引言：干涉现象是光学中一个重要的现象，它揭示了光波的波动性质。
干涉实验是通过光的干涉现象来研究光的性质和光学器件的特性。
本实验使用的是FP干涉仪，通过对其原理和实验结果的分析，我们可以更深入地了解干涉现象以及干涉仪的工作原理。
一、实验目的本实验的目的是通过使用FP干涉仪，研究干涉现象以及干涉仪的工作原理。
具体目标包括：观察干涉现象，测量干涉条纹的间距，探究干涉仪的分辨本领。
二、实验原理FP干涉仪由两面平行的半透明薄膜组成，这两个薄膜之间形成一个空气腔。
光线从一个薄膜表面入射后，一部分光线被反射，一部分光线被透射，然后再次反射和透射，形成一系列的多次反射和透射。
这些反射和透射的光线会在空气腔内产生干涉现象，形成明暗交替的干涉条纹。
三、实验步骤1. 调整光源和透镜，使光线平行并通过FP干涉仪的两个薄膜。
2. 调整干涉仪的反射镜和透射镜，使得两个光束在干涉仪内部相遇。
3. 观察干涉条纹，并使用显微镜进行放大。
4. 使用尺子测量干涉条纹的间距。
5. 调整干涉仪的光程差，观察干涉条纹的变化。
四、实验结果与分析在实验中，我们观察到了明暗交替的干涉条纹。
通过测量干涉条纹的间距，我们可以计算出光的波长。
在实验中，我们发现当光程差增加时，干涉条纹的间距也会增加。
这表明光程差与干涉条纹的间距之间存在着一定的关系。
干涉仪的分辨本领是指能够分辨两个光源是否可以被干涉仪区分出来。
分辨本领与光的波长以及干涉仪的结构有关。
通过调整干涉仪的光程差，我们可以改变干涉条纹的间距，从而探究干涉仪的分辨本领。
五、实验总结通过本次实验，我们深入了解了干涉现象以及FP干涉仪的工作原理。
我们观察到了明暗交替的干涉条纹，并通过测量间距计算出了光的波长。
我们还探究了干涉仪的分辨本领，发现光程差与干涉条纹的间距之间存在一定的关系。
在实验中，我们也遇到了一些困难和挑战。
例如，调整干涉仪的光程差需要一定的技巧和耐心。
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，G 1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()21122121222λλλ-λ=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛πφ+λ-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛πφ+λ=-=∆h h h m m m (9-1) 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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垂 直 调 节
调节镜面平行
水平调节
9
实验内容
2、观察多光束干涉条纹
调节过程中切勿使两镜相碰。不要调节F-P 干涉仪后面一个镜面，以免影响观察现象。
形成放大的像
取下灯窗挡板，插入毛玻璃片形成面光源，通过 小型显微镜观察干涉条纹。
两环互相居 中测量D1
两环相互靠近
两环再次居 中测量D2
注意：由于实验测得的D1、D2并不是真正G1、G2距离。 实际上d2-d1=(D2-D1)/K; K=20或50
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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|
比例系数K
代入公式计算出钠双线波长差：
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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。
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实验注意事项
6、转动预置螺旋，直到Gl和G2两个镜面相距 约1mm，必须先调节测微螺旋到刻度0~5mm 之间。预置螺旋上的刻度没有意义。 7、测微螺旋的行程为0~25mm，对于K=20的干 涉仪， | D1 D2 | 6mm ，测微螺旋上可以有4 个读数位置；对于K=50的干涉 仪， | D1 D2 | 15mm，测微螺旋上最多只有 2个读数位置，且其中 一个读数位置必须 小于10mm，另一个读数位置必须大于15mm。
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从该系统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 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。
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
11
3、测定钠黄双线的波长差
（1）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。
(20:1) (50:1)
低压钠光源：20W
4
实验原理 ——单色光薄膜干涉原理
单色点光源以入射角 照射到平行板上，透射光是许多透过 平板的平行光束的叠加，相邻光束的光程差
入射角
=2ndcos
: 单色光的入射角
G1
镀高反射膜 镀高反射膜
d : G1和G2之间的距离 n: 介质折射率（空气，n=1） 透射光的加强条件为：
G2
会聚透镜 L
=mλ
m : 干涉条纹的级数 λ : 入射光的波长
5
接收屏
实验原理
入射角
——入射角
由公式 =2ndcos， 当d一定时，所有入射角为 的入射光，其形成的干 涉条纹为一圆环，所有的 形成一系列圆环干涉条纹。 干涉形成明暗相间的圆环
G1
镀高反射膜 镀高反射膜
G2
会聚透镜 L
16
接收屏
思考：如何使入射角多样化？
6
实验原理
入射角
——两玻璃板平行问题
要达到薄膜干涉条件， 必须使两玻璃板严格平行。 当不平行时，入射角为 的入射光，在两玻璃板间 多次反射，相当于多个点 光源以不同角度入射。
G1
镀高反射膜 镀高反射膜
G2
会聚透镜 L
接收屏
当入射是点光源时， 可以根据出射光在接受屏 上的图象来判断两玻璃板 是否平行。
思考：如何调节和判断两玻璃板平行？
7
实验原理 ——两玻璃板间距离
入射角
G1
镀高反射膜 镀高反射膜
由公式 =2ndcos=mλ，对 于某一入射角 产生的的干涉条 纹，当d改变时，其干涉条纹的级 数也会发生变化。
d初始值取1mm左右。
G2
会聚透镜 L
接收屏
8
实验内容
1、调节F-P干涉仪
调节过程中切勿使两镜相碰。
Measurement of Wavelength Difference of Na Light with Fabry-Perot Interference
1
实验目的
了解 F-P干涉仪的结构，掌握调节与使用FP干涉仪的方法； 用F-P干涉仪测定钠黄双钠线的波长差。
2
F-P干涉仪的应用
F-P干涉仪在光学中一直起着重要的作 用。它始终是波长的精密测量、光谱线精 细结构的研究以及长度计量的有效工具， 同时它还是激光共振腔的基本构型。
根据原理推导：钠双 黄线的波长差用以下公式 计算：
| 1 2 |
12
2 | d 2 d1 |
2 可为 2 二波长平 其中 1 m 均值的平方。对钠黄双线，
可取（589．3nm)2
12
（2）在移动动镜改变G1和G2距离的过程中，可以发现，在某长度 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。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。重复三次。
3
实验仪器和装置
F-P干涉仪、测微目镜、 凸透镜、 低压钠灯、毛玻璃、灯窗挡板
主要技术指标:
反射镜：
30mm, 平面度1/20
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 最小读数值0.0002mm,行程0.5mm