研究性报告--钠光双线波长差的测定
法布里—珀罗干涉仪测量钠双黄光的波长差的实验报告
法布⾥—珀罗⼲涉仪测量钠双黄光的波长差的实验报告琼州学院
学⽣综合性（设计性）实验报告
实验课程名称法布⾥—珀罗⼲涉仪测量钠双簧光的波长差指导⽼师及职称黄槐仁
姓名叶佩玲学号12213035
专业物理学班级12—物理
开课学期⾄学年学期
上课时间年⽉⽇⾄年⽉⽇
⼀、实验⽅案
⾊光以⼊射⾓照射
图3 观察多光束⼲涉条纹
测定钠黄双线的波长差
a)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G1和G2距离（注意勿使两镜相碰）的过程中，可以发现，在某长度
若只考虑环系的中⼼处（
＝1），当⼀环系位于另⼀环系中间时则有
21??+其中＞。
当动镜继续移动，经过⼆环系重合，再度居中时，
21?若
和
波长差很⼩，近于相等，则得
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。
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。
、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。
、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
⼆、实验报告。
物理实验研究性实验报告——钠黄光双线波长差的测量及其应用
院（系）名称
机械工程及自动化学院
专业名称
机械工程及自动化
实验作者
学生姓名
学生学号
第一作者
王路明
11071172
第二作者
马天行
11071160
第三作者
吴宏宇
11071167
钠黄光双线波长差的测量及其应用
王路明11071172
马天行11071160
吴宏宇11071167
摘要：迈克逊干涉仪是一种精密干涉仪，其测量结果可精确到与波长相比拟。本文从实验
差。
(3)由于试验中视见度最小的位置较难判断，可选取干涉环刚消失或刚出现的位置为参考
点，本实验选取干涉环刚消失时的值。
（4）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。
（5）若在实验过程中出现还未测完干涉条纹变得不明显，则说明在调节过程中，M1和
由于λ1≠λ2 ,在干涉场中它们的同级条纹不出现在同一位置上.随着光程差的增加,干涉条纹是从完全重合变到连成一片,又变到完全重合.而两次重合所对应的空间距离,正是拍频的波长λ.对钠光源,由(5)式知:λ= 0.5788mm ,Δd=λ/ 2 = 0. 2894mm.
若玻璃的折射率为1. 47 ,则L<Δd/ ( n - 1) = 0.616mm ,即用本方法测量其厚度,其厚度不应超过0.616mm ,.测某一平面平行玻璃,其厚度不满足此条件,可先用游标卡尺粗测出其厚度L,再由L(n - 1) /Δd,知道应出现最小可见度的次数k , 为动镜M2移动的距离。所以
由 微分,得
钠光D双线波长差测定2
钠光灯中的黄双线测量马文俊（005068） 马宁生（指导教师）【实验目的】用制频法测量钠光波长及相干长度。
【实验仪器】钠光灯，迈克尔逊干涉仪，氦-氖激光器。
【实验原理】钠灯光谱中有波长为λ1=5.890×10-5cm 和λ2 =5.896×10-5cm 的两条光线，当波长为λ1的第)1(+j 级光谱与波长为λ2的第j 级光谱重合时，条纹对比度最大。
通过观察干涉条纹的对比度两次最大（两次降为零）时，测量迈克尔逊干涉仪臂长的移动距离便可测出光源的相干长度。
当λ1的第)1(+j 级与λ2的第j 级重合时，即时，对比度最高。
因平均值221λλλ+=2λ=2λ-1λ代入上式,并消去j ，得:111)(4)2(λλλλλ--=∆d04)24(121=∆++∆-λλλλd d (1)解上方程即可求得1λ，由122λλλ-=求得2λ。
【实验步骤】1.用氦-氖激光调节迈克尔逊干涉仪使M 1与M 2垂直M 1与M 2平行。
2.用钠光灯作为入射光源，由于两光波叠加，观察到的条纹对比度随d ∆变化而发生交替变 化，记下对比度两次降为零时，M 1板移动的距离d ∆。
3.记录数据得d ∆(mm)(1) 40.53710 (2) 40.24814 (3) 39.95802 (4) 39.66940 (5) 39.37892 (6) 39.08896 (7) 38.79808 (8) 38.5149821)1(2λλj j d =+=∆运用逐差法求均值公式：4)(414∑=+-=∆i i i d dd 可以求得, d ∆=0.0289483(cm)平均值：λ=5.89300×10-5（cm ） 代入可得：1λ=5.88979×10-5(cm) 2λ=5.89578×10-5(cm)=∆λ 5.99×10-5(cm)相干长度cm d L 578966.02=∆=【实验讨论】1.由)()1(21λλj j =+ 所以982)/(121=-=λλλjj 表示条纹每冒出或吞进982条时，两光强叠加为零。
最新迈克尔逊干涉法测量钠光波长
迈克尔逊干涉法测量钠光波长迈克尔逊干涉法测量钠光波长一、实验目的1、 了解迈克尔逊干涉仪的结构和原理，掌握调节方法；2、 用迈克尔逊干涉仪测量钠光波长和精细结构二、仪器用具迈克尔逊干涉仪、钠光灯、透镜等。
三、实验原理1、迈克尔逊干涉仪1M 、2M 是一对平面反射镜，1G 、2G 是厚度和折射率都完全相同的一对平行玻璃板，1G 称为分光板，在其表面A 镀有半反射半透射膜，2G 称为补偿片，与1G 平行。
当光照到1G 上时，在半透膜上分成两束光，透射光1射到1M ，经1M 反射后，透过2G ，在1G 的半透膜上反射到达E ；反射光2射到2M ，经2M 反射后，透过1G 射向E 。
两束光在玻璃中的光程相等。
当观察者从E 处向1G 看去时，除直接看到2M 外还可以看到1M 的像1M '。
于是1、2两束光如同从2M 与1M '反射来的，因此迈克尔逊干涉仪中所产生的干涉和1M '～2M 间形成的空气薄膜的干涉等效。
2、等倾干涉调节1M 和2M ,使1M '与2M 严格平行。
对于入射角为δ的光线， 1M '与2M 反射光的光程差为：22tan sin 2cos cos d d d δδδδ∆=-⋅=d 为1M '和2M 的间距。
由上式，可以得到产生明暗条纹的条件arccos ,2(21)arccos ,4k d k d λδλδ⎧=⎪⎪⎨+⎪=⎪⎩明条纹暗条纹其中0,1,2k =，为整数。
d 变化过程中缩进或冒出的条纹数可以定量表示为： 2d N λ∆∆=其中N ∆为缩进或冒出的条纹数，d ∆为距离d 的改变量。
3、钠光双线波长差的测定在使用迈克尔逊干涉仪观察低压钠黄灯双线的等倾干涉条纹时，可以看到随着动镜1M 的移动，条纹本身出现了由清晰到模糊再到清晰的周期性变化，即反衬度从最大到最小再到最大的周期性变化，利用这一特性，可测量钠光双线波长差，对于等倾干涉而言，波长差的计算公式为：四、实验数据及处理1、测量钠光波长始（mm ）33.81815 34.03605 34.03938 末（mm ）33.84841 34.06668 34.06914 Δd （mm ） 0.03026 0.03063 0.02976=0.03022mm根据公式2d N λ∆∆=，计算得λ=604.4nm 。
钠黄光双线波长差的测量.doc
钠黄光双线波长差的测量.doc钠黄光是可见光谱中一对非常明显的谱线，它们分别位于波长为589.0 nm和589.6 nm处，单线光谱仪能够分辨它们。
钠黄光的谱线常用于校准光谱仪和进行定标。
钠黄光双线波长差的测量是通过光学和计算方法来确定589.0 nm和589.6 nm两条谱线之间的波长差的过程。
这项测量通常由实验室里的光谱仪来执行，可能会涉及到其他一些实验设备，例如功率计、水晶法光栅和束缝等。
钠黄光双线波长差的测量过程涉及以下几个方面：1. 光谱仪的准备在测量之前，需要对光谱仪进行准备。
这包括对设备的光源进行标准化，选择适当的光谱仪和其中的波长缆，以及设置正确的光谱仪参数（例如，光路准直、光谱长度和谱线分辨率）。
2. 测量过程钠黄光的波长差测量的主要步骤是：2.1 通过束缝控制测量光的角度和方向，将光谱仪接收到的钠黄光分散成光谱。
2.2 调节光谱仪的波长缆，使其对准钠黄光的一个谱线，记录此时时光谱仪读数的值（严格来说，这个值对应的是光线波长与仪器的刻度之间的比例关系）。
2.3 将光谱仪的波长缆调到对准另一个钠黄线，重复上述步骤。
3. 波长差的计算在实验中测得的两个谱线的读数差可表示为两条谱线之间的波长差。
波长差计算公式为：Δλ = λ2 - λ1其中，Δλ是钠黄光的波长差；λ1和λ2是测量结果所对应的两个钠黄谱线的波长，单位是纳米（nm）。
需要注意的是，在利用光谱仪进行测量时可能会受到某些干扰源（例如背景噪声、其他谱线的干扰等），这些干扰源可能会影响到测量结果的准确性。
因此，在钠黄光双线波长差的测量中，需要对仪器进行校准和控制极高的精度和准确性，以保证测量结果的可靠性。
研究报告性报告--钠光双线波长差的测定
研究报告性报告--钠光双线波长差的测定
研究报告：钠光双线波长差的测定
引言：
钠光双线是钠原子发射的两条主要谱线，分别为D1线和D2线。
它们的波长差异对于光谱学和原子物理学的研究具有重要意义。
本研究旨在测定钠光双线的波长差，方法主要是使用干涉仪和光栅光谱仪进行测量和分析。
实验方法：
1. 实验仪器：
a. 干涉仪：用于测定钠光双线的干涉条纹。
b. 光栅光谱仪：用于测定钠光的光谱线。
2. 实验步骤：
a. 干涉仪测量：将钠光通过干涉仪的一条光路，调整仪器使得观察到清晰的干涉条纹。
记录下干涉级数m。
b. 光栅光谱仪测量：利用光栅光谱仪扫描钠光谱线，记录下D1线和D2线的波长。
3. 数据处理：
a. 干涉仪测量：根据干涉级数m和所用光路长度，计算出干涉条纹的波长差Δλ。
b. 光栅光谱仪测量：通过光栅光谱仪的标定数据，计算出D1线和D2线的绝对波长。
结果分析：
根据实验测量得到的数据，计算出钠光双线的波长差Δλ，并与已知的数值进行比较。
通过对比分析，可以得出实验结果的准确性和精确度。
讨论与结论：
通过本次实验测定了钠光双线的波长差，并与已知值进行了比较。
实验结果与理论值相符合，说明实验方法的有效性和准确性。
本实验可以为光谱学和原子物理学研究提供重要的参考数据。
未来的进一步研究可以对其他光谱线的波长差进行类似的测定。
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。
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 (8)㈠迈克尔逊测钠光双线波长差： (8)㈡法布里—玻罗干涉仪测钠光双线波长差： (9)八、实验改进建议： (9)㈠迈克尔逊测钠光双线波长差： (9)㈡法布里—玻罗干涉仪测钠光双线波长差： (9)九、实验经验总结 (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)十、感想与体会 (10)十一、参考文献 (11)十二、图片记录（及原始数据记录） (11)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。
由于双线波长差△λ与中心波长相比甚小，故称之为准单色光。
用法布里-珀罗(F-P)干涉仪测量钠黄双线的波长差
用法布里－珀罗（F-P）干涉仪测量钠黄双线的波长差实验报告实验名称：用法布里－珀罗（F-P）干涉仪测量钠黄双线的波长差实验日期____________温度___________压力___________ 同组者___________一、实验预习部分(实验前完成，并检查，教师签名)1，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。
2，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 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并且由计算得出，透射光束叠加后的光强λπδ22sin)1(411R 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。
3，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。
4，实验仪器：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：20W5，实验步骤：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。
钠黄双线的波长差测量
2 d k1 1 2 2
（1&因为1和2相差不大，1的各级暗环恰好与2的各级 亮环重合(见图5—1)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d 1时，又使1和2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 2 d k k 2 1 (4—60)
式中， 是1、2的平均波长。
实验仪器
迈克耳孙干涉仪、纳光灯、毛玻璃片(带格线)。 实验要求 1．等顷干涉条纹的调节 (1)在钠光灯前覆盖一片毛玻璃，即成扩展面光源。 (2)旋转粗调手轮，使M1、M2与分光板G的距离大致相等。 (3)检查两个反射镜后的调节螺丝，使其松紧适当，两个微调 拉簧螺丝取适中位置，留有双向调节余量。 (4)先后调节M1和M2镜后的螺丝，使分别由两个反射镜反射的毛 玻璃格子像相互接近、重合，直到出现干涉条纹(若条纹很模糊， 转动粗调手轮约半周即有改善。)，再用两个拉簧螺丝仔细地
/ / /
1 2 d k k 1 2 2 2
(4—61)
时，条纹几乎消失。由式(4—60)减去式(4—58)，式(4—61)减去 式(4—59)得，当M1 、M2间距增加量△d满足
/
2 d (k 1 ) 2
2 d k 1
(4—62) (4—63)
调节M2镜的方位，使干涉条纹变粗，曲率变大，把条纹的圆心调至 视场中央，直到眼睛左右移动时环心处无明暗变化，M2与M1 即达到 完全平行，出现清晰的等倾干涉条纹。 2．测量钠黄双线的波长差 (1)转动粗调手轮，使M2镜逐渐远离分划板，找到调纹变模糊 位置，调好标尺的零位。用微调手轮继续移动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。 (2)求出 d 的平均值，将测得(前实验) 代人公式求出钠黄 双线的波长差 。
钠光d双线波长的测定
钠光d双线波长的测定
钠光d双线波长的测定是通过光谱仪实验进行的，具体步骤如下：
1. 准备实验装置：将光谱仪打开，并调整好光源的亮度和准备好待测物样品。
2. 进行初始调整：将光谱仪调整到初始状态，将整个设备进行最小光谱波长和最大光谱波长的预设置。
3. 定位钠原子中d线的位置：将待测物样品（如钠）放入光源后，调整光源位置，以便在光谱图中准确测量出钠原子d线位置。
4. 计算钠原子d线波长：根据从光谱图上读取的两条线的位置，计算出钠原子d线的波长。
这可以通过使用一个标准波长进行校准，然后手动测量光谱图上的标记位置来进行。
5. 清理设备：实验完成后，彻底清理设备并记录实验结果。
注意：该实验需注意光源的亮度、光谱仪的精度和测量误差，以保证实验的可靠性。
实验24干涉现象的观察及钠光D双线波长差的测定
实验二十四 干涉现象的观察及钠光D 双线波长差的测定实验目的:1、利用迈克尔逊干涉仪考察点光源产生的非定域干涉、等倾干涉、等厚干涉的形成条件以及干涉图样的特点。
2、测定钠光D 双线的波长差。
实验仪器:迈克尔逊干涉仪、He-Ne 激光器、低压钠灯、扩束镜等。
实验原理:1、仪器的结构要点右图是迈克尔逊干涉仪的光路图。
从光源S 发出的光束射到玻璃板1G 上，1G 的前后两个面严格平行，后表面镀有铝或银的半反射膜。
光束被半反射膜分为两支，图中用（1）表示反射的一支，用（2）表示透射的一支。
因为1G 和平面镜1M 和2M 成045角，所以两光束分别近于垂直入射1M 、2M 。
两光束经反射后再次相遇，形成干涉条纹。
2G 为一补偿板，其材料和厚度与1G 相同。
2G 的作用是补偿光束（2）的光程，使光束（2）和光束（1）在玻璃中的光程相等。
反射镜2M 是固定的，1M 可在精密导轨上前后移动，以改变两束光之图24-1 迈克尔逊干涉仪光路图图24-2 点光源的非定域干涉原理图 间的光程差。
1M 的移动采用了蜗轮蜗杆传动系统，其最小读数为mm 410-，可估计到mm 510-。
镜1M 、2M 的背面各有三个螺钉，用以调节1M 、2M 平面的倾度。
镜2M 的下端还附有方向互相垂直的两个微动螺钉，用以精确地调节镜2M 的倾度。
迈克尔逊干涉仪所产生的两相干光束是从1M 和2M 反射而来的，因此可以先画出2M 被1G 反射所成的虚象'2M ，研究干涉图样时，'2M 和2M 完全等效。
2、点光源产生的非定域干涉图样经扩束镜扩束后的激光束，是一个线度小、强度高的点光源。
点光源经平面镜1M 、'2M 反射后，相当于由两个虚光源1S 、'2S 发出的相干光束，如图4－2所示。
1S 和'2S 的距离为1M 和'2M 的距离d 的二倍，即d 2。
虚光源1S 、'2S 发出的球面波在它们相遇的空间处处相干，因此是非定域的干涉图样。
研究性报告--钠光双线波长差的测定
Δd=λΔm/2 式中Δd 表示 d 的改变量，△m 表示在改变△d 时视场中某处移 过的条纹数。由上式可知：d 改变相同量时，对不同λ的光，移过的 条纹数是不同的。因此，实验中将看到不同波长的光的干涉条纹移动 速度不同。当 d 在连续变化时，在某处 d 值处视场中的两组条纹会相 重合，而在另一些 d 值处，这两组条纹一定会均匀相间。 设波长分别为λ1+0.5) λ2/2 由 d2-d1=kλ2/2 和 kλ1/2=(k+0.5) λ2/2，消去 k 可得两波
长差为
: λ1 λ2=λ1λ2/4(d2-d1)≈λ12/4(d2-d1)
式中λ12 为λ1 和λ2 的平均值。因为视见度最差时，M1 的位置 对称地分布在视见度最佳位置的两侧，所以相邻视见度最差的 M1 移 动距离△d 与△λ（=λ1-λ2）的关系为
㈠ 测定钠光双线波长差...................................................................................................1 ㈡ F-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 ㈡ F-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 ........................................................................................................................... 8 ㈠ 迈克尔逊测钠光双线波长差：...................................................................................8 ㈡ 法布里—玻罗干涉仪测钠光双线波长差：...............................................................8 八、实验改进建议： ....................................................................................................................... 9 ㈠ 迈克尔逊测钠光双线波长差：...................................................................................9 ㈡ 法布里—玻罗干涉仪测钠光双线波长差：...............................................................9 九、实验经验总结 ........................................................................................................................... 9 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 十、感想与体会.............................................................................................................................10 十一、参考文献.............................................................................................................................10 十二、图片记录（及原始数据记录）......................................................................................... 11
物理实验--钠光D双线波长差测定
物理实验--钠光D双线波长差测定實驗四精確測量鈉光雙線光譜的間距一、實驗目的認知麥克森干涉儀的應用二、實驗內容（一）測量鈉光雙線光譜的波長（二）測量鈉光雙線光譜的間距三、實驗器材（一）鈉光燈組（六）凸透鏡（二）防震平台（七）減速齒輪（三）可微調反射鏡M1 （八）電離合器（四）可移動反射鏡M2 （九）直流電源（五）半反射鏡四、實驗步驟圖4.1 鈉光雙線光譜實驗示意圖(一) 鈉光雙線光譜的波長1. 先將反射鏡M2移到10mm 的位置，再參考實驗三，第三節第一段（干涉儀的調整）的說明，依步驟調整，直到圓形干涉紋，清晰出現在視野中央為止。
2. 轉動微調鈕使M2向前移動，當視野中的干涉紋開始移動時，記錄M2的位置d1於表4.1中。
3. 繼續同方向轉動M2微調鈕，同時連續計算干涉紋自中央散出200條，再次記錄M2的位置d2於表4.1中。
4. 兩次位置的差直Δd (Δd=d2-d1)，即為100個波長的長度和，將計算值填於表4.1中。
5. 反覆做三次測量，並計算出波長的平均值。
6. 表4.1(二) 測量鈉光雙線光譜的間距Δλ1. 繼續同方向的轉動M2微調鈕，使反射鏡前移，尋找一個干涉紋襯度最小的位置，記錄M2的起使位置d1於表4.2中。
2. 繼續同方向的轉動M2微調鈕，連續尋找16次干涉紋襯度最小的位置，並記錄每次M2的位置d ＃於表二中。
3. 表4.24. 計算：(1)將Δd k =∣d k+8-d k ∣ 及其平均值填於表二中。
(2) 則干涉紋每次襯度淡化的距離為δ=/8。
這就是雙線光譜，兩套干涉紋的拍差節距。
(3) 將上述節距值帶入公式中，便可求得雙線光譜間距：Δλ=2/2δ=(5893A)2/2δ=_____________註：本實驗原理如下(1) 設雙線光譜中λ2>λ1，λ2與λ1分別產生一套環形干涉條紋，若在兩反射鏡相距為e 1時，λ2的第m 1階干涉環紋出現，且這時兩套環形干涉條紋正巧發生在第n 次的襯度淡化(及環形干涉條紋第n 次重疊) ，則變數λ2，λ1，m 1，e 1及n 相互之關係如下(m1+n+1/2)λ1＝2e 1 m 1λ2＝2e 2(2) 同理當兩反射鏡距離增加到e2時，干涉紋(n+1)次的襯度淡化發生，各變數間的關係如下列公式(m2+n+3/2)λ1＝2e 2 m 2λ2＝2e 2 (3) 由上列的式子可得(m2-m 1) λ2=2(e2-e 1)=2δ (m2-m 1+1)λ1=2(e2-e 1)=2δ (4) 由上式解聯立方程式即可得：λ2-λ1=λ1λ2/2δ2Δλ=/2δ五、問題（一）請討論實驗時旋轉前進或後退的精確度需要多少才能看到干涉條紋的變化?（二）實驗中有那些因子會影響實驗結果？請一一列出，並估計其影響。
钠双黄线的波长差实验报告
�做重、正订� �发退告报 日 12 月 4 年 1102�期日告报交 日 41 月 4 年 1102�期日验实
3301380903 2
�别组 190 物应 �号班业专 验实理物通普 �称名程课
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双汝赵 �名姓
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绩成
告报验实学大工理安西
�中适度紧松且,整调应对应丝螺小对三�意注 �合重全完象针到直,丝螺小对三的后背镜 ’2M 和 1M 节调 ,针头大枚一放各地直竖与平水间之璃玻毛与板光分在�行平’2M�1M 节调�1� �调细 .)半一留各外内(置位当适到旋)直竖与平水(丝螺调微个两的 2M 将�4� �)mm53 约置位尺主�等相致大离距的间镜两 2M、1M 到心中面膜镀板光分使�轮手动粗动转�3� �场视个 整满照并�板光分向射地行平致大后璃玻毛过经光射入使�置位的璃玻毛与源光节调�2� ;轴共高等测目�1� �调粗 纹条涉干出调 器仪整调 ⒈
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研究报告性报告--钠光双线波长差的测定
研究报告性报告--钠光双线波长差的测定
钠光双线是指钠元素在气态下会发出两种波长相近的黄色光线，称为钠光双线。
其波
长分别为588.9950 nm和589.5924 nm，两者的波长差为0.5974 nm。
测定钠光双线波长差是光学实验中较为常见的一种实验，对于光波长的测量和光谱学的研究有着重要的意义。
实验中可以通过布儒斯特角仪或帕索中子仪测定钠光双线波长差。
此处介绍的是用布
儒斯特角仪来测量钠光双线波长差的方法。
实验仪器和装置：布儒斯特角仪、汞灯、钠灯、光谱仪、标准陶瓷调节器，和具有高
分辨率和高灵敏度的数字示波器等。
实验步骤：
1. 实验前先调节布儒斯特角仪的光路，保证其正常工作。
2. 使用汞灯让布儒斯特角仪定位于汞线。
3. 更换灯源，使用钠灯替换汞灯。
4. 转动角度测量器，扭转棱镜角度达到干涉现象。
此时可以看到两条钠光谱线影子。
用角度测量器记录下角度。
5. 通过光谱仪，分别测量两条谱线的波长。
需要注意的事项：
在实施这一实验的过程中，需要注意以下的一些事项：
1. 实验中所使用到的所有仪器和装置，都需要保持他们正常的工作状态。
2. 把测出的数据和实验环境记录下来，当有偏差出现时，可以找到错误所在。
3. 实验后将所有仪器和装置进行清洁，并归还到他们原来的存放点.
总结：
通过这一实验，成功地测量得到了钠光双线的波长差，可以用于进一步光学的研究。
在实验中，我们需要注意实验环境的干扰和误差，以免测量结果失真。
值得强调的是，除
了钠光双线之外，布儒斯特角仪还可以用于许多光学实验。
物理实验——钠光D双线波长差测定
实验四精确测量钠光双线光谱的间距一、实验目的认知麦克森干涉仪的应用二、实验内容（一）测量钠光双线光谱的波长（二）测量钠光双线光谱的间距三、实验器材（一）钠光灯组（六）凸透镜（二）防震平台（七）减速齿轮（三）可微调反射镜M1 （八）电离合器（四）可移动反射镜M2 （九）直流电源（五）半反射镜四、实验步骤图4.1 钠光双线光谱实验示意图(一)钠光双线光谱的波长1.先将反射镜M2移到10mm的位置，再参考实验三，第三节第一段（干涉仪的调整）的说明，依步骤调整，直到圆形干涉纹，清晰出现在视野中央为止。
2.转动微调钮使M2向前移动，当视野中的干涉纹开始移动时，记录M2的位置d1于表4.1中。
3.继续同方向转动M2微调钮，同时连续计算干涉纹自中央散出200条，再次记录M2的位置d2于表4.1中。
4.两次位置的差直Δd (Δd=d2-d1)，即为100个波长的长度和，将计算值填于表4.1中。
5.反复做三次测量，并计算出波长的平均值<λ>。
6.表4.1(二)测量钠光双线光谱的间距Δλ1.继续同方向的转动M2微调钮，使反射镜前移，寻找一个干涉纹衬度最小的位置，记录M2的起使位置d1于表4.2中。
2.继续同方向的转动M2微调钮，连续寻找16次干涉纹衬度最小的位置，并记录每次M2的位置d＃于表二中。
3.表4.24.计算：(1)将Δd k=∣d k+8-d k∣及其平均值<Δd k >填于表二中。
(2) 则干涉纹每次衬度淡化的距离为δ=<Δd k>/8。
这就是双线光谱，两套干涉纹的拍差节距。
(3) 将上述节距值带入公式中，便可求得双线光谱间距：Δλ=<λ>2/2δ=(5893A)2/2δ=_____________注：本实验原理如下(1)设双线光谱中λ2>λ1，λ2与λ1分别产生一套环形干涉条纹，若在两反射镜相距为e1时，λ2的第m1阶干涉环纹出现，且这时两套环形干涉条纹正巧发生在第n次的衬度淡化(及环形干涉条纹第n次重迭)，则变数λ2，λ1，m1，e1及n相互之关系如下(m1+n+1/2)λ1＝2e1m1λ2＝2e2(2)同理当两反射镜距离增加到e2时，干涉纹(n+1)次的衬度淡化发生，各变量间的关系如下列公式(m2+n+3/2)λ1＝2e2m2λ2＝2e2(3)由上列的式子可得(m2-m1)λ2=2(e2-e1)=2δ(m2-m1+1)λ1=2(e2-e1)=2δ(4)由上式解联立方程式即可得：λ2-λ1=λ1λ2/2δΔλ=<λ2>2/2δ五、问题（一）请讨论实验时旋转前进或后退的精确度需要多少才能看到干涉条纹的变化?（二）实验中有那些因子会影响实验结果？请一一列出，并估计其影响。
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。
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5、测量干涉条纹可见度最低位置时，由于Δλ很小且人眼分辨力有限，所以观察到在很大一个范围内条纹可见度都很低，在确定可见度最低位置时存在很大的随机性。测量时针对每一个模糊区间，可以测量其条纹从清晰开始变模糊和条纹即将从模糊变清晰2个坐标位置，取两坐标的平均值作为可见度最低位置。
∴△λ= =0.599919nm
r=0.999997216
b.不确定度计算
ua(b)=s(b)= =8.34267886×10-4mm
△λ= 因为仪器误差相对较小，所以不考虑。
u (△λ) = ×△λ= 0.0005005nm
所以最终结果为：
△λ±u (△λ)=（0.5999±0.0005）nm
ii重合位置时，用一元线性回归（令x≡i,y≡xi）列出表格
c.微调：徐徐转动P2的拉簧螺钉进行微调，直到眼睛上下左右移动时，干涉环的中心没有条纹的吞吐，这时可看到清晰的理想等倾条纹。
2.判定两套条纹的相对关系，利用条纹的嵌套、重合，测出10组Δd。
六、数据处理：
1
1
模糊次数/i
M1位置d/mm
1
50.18409
2
50.47281
3
50.76904
4
51.05353
2dcosφ=mλ
实际应用F-P干涉仪时，能在视场中形成干涉条纹的入射光线的φ角都很小，即cosφ=1,于是上式可简化为2d=mλ。由此可得
Δd=λΔm/2
式中Δd表示d的改变量，△m表示在改变△d时视场中某处移过的条纹数。由上式可知：d改变相同量时，对不同λ的光，移过的条纹数是不同的。因此，实验中将看到不同波长的光的干涉条纹移动速度不同。当d在连续变化时，在某处d值处视场中的两组条纹会相重合，而在另一些d值处，这两组条纹一定会均匀相间。
223.95375
10
10
100
25.17225
633.6421701
251.72250
平均值
5.5
38.5
23.685454
561.6918552
132.657829
c.对重合时的数据进行计算可得：
b=0.190714727
∴△λ= =0.597277086nm
r=0.999994428
d.不确定度计算
2、实验进行到后面，条纹间距变密，条纹宽度变窄，较难判定两套条纹的重合（嵌套），实验误差变大。
八、
1
1、在暗室中进行该实验，条纹较清晰，易于观察。
2、由于实验所用钠灯灯管较大，发出的光可视为面光源，因此在实验中可不用毛玻璃获得面光源，从而提高条纹清晰度。
3、在迈克尔逊干涉仪上加一望远镜，通过望远镜观察现象能更清晰。
68.88288
4
4
16
23.24919
540.5248357
92.99676
5
5
25
23.53862
554.0666315
117.69310
6
6
36
23.82995
567.8665170
142.97970
7
7
49
24.11681
581.6205246
168.81767
8
8
64
24.41151
595.9218205
51.63125
51.91150
52.20031
4△di
1.15776
1.15844
1.14246
1.14678
△d= =0.28784mm
△λ= =589.3²/(2×0.28784)×10-6=0.6032422353nm
相对误差：η= =0.5403%
不确定度的计算：
ua（4△d）= =3.99241781×10-3mm
△λ=λ1λ2/(2△d)=λ2/2△d
式中△λ=λ1-λ2，λ为两波长的平均值，△d为出现相邻两次均匀相间条纹所对应的d的改变量。
四、
F-P干涉仪（带望远镜），钠灯（带电源），毛玻璃（带十字线）
迈克尔逊干涉仪，钠灯，扩束镜
五、
1
1迈克尔逊干涉仪的调节
a.点亮钠灯S,使之照射毛玻璃屏，形成均匀的扩展光源，在屏上加一叉丝。
ua(b)=s(b)= =1.18025914×10-3mm
△λ= 因为仪器误差相对较小，所以不考虑。
u (△λ) = ×△λ= 0.0007049417nm
所以最终结果为：
△λ±u (△λ)=（0.5999±0.0005）nm
七、结果误差分析：
㈠
1、在利用可见度原理测量波长差时，需测定两个相邻模糊区的间距Δd。而两个波长干涉重叠形成的模糊区域较大，且人眼判别存在较大的误差。
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。由于双线波长差△λ与中心波长相比甚小，故称之为准单色光。用这种光源照射迈克尔逊干涉仪，他们将各自产生一套干涉图。干涉场中的强度分布则是两组干涉条纹的非相干叠加，由于λ1和λ2有微小差异，对应λ1的亮环位置和对应λ2的亮纹的位置，将随d的变化而呈周期性的重合和错开。因此d变化时，视场中所见叠加后的干涉条纹交替出现“清晰”和“模糊甚至消失”。设在d值为d1时，λ1和λ2均为亮条纹，视场度均佳，则有
㈡
1、用激光调节F-P干涉仪两内镜面的平行。先调节干涉仪的底脚螺丝，使两反射回来的光点中最亮的点与激光出射点重合。这时P1的镀银面与激光束方向垂直。再通过望远镜看光点，调节P2倾斜螺丝，使所有光点重合。此时两镜严格平行，并且可以看到很锐的干涉条纹。
2、在钠光与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。
c.移去叉丝，细致缓慢地调节M2下方的两个微调拉簧螺丝，使干涉条纹中心仅随观察者的眼睛左右上下的移动而移动，但不发生条纹的“涌出”和“陷入”现象。这时，观察到的干涉条纹才是严格的等倾干涉。如果眼睛移动时，看到的干涉环有“涌出”或“陷入”现象，要分析一下再调。
⒉移动M1，使视场中心的视见度最小，记录M1的位置为d1，沿原方向继续移动M1，直至视见度又为最小，记录M1的位置为d2，则Δd=︳d2-d1︳。由于λ1、λ2波长差很小，视见度最差位置附近较大范围的视见度都很差，即模糊度很宽，因此确定视见度最差的位置有很大的偶然误差。
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
1
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：
视见度描述的是条纹清晰的程度。
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：
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。
组别
x=i
x2=i2
y=xi
y2=xi²
xiyi=ixi
1
1
1
22.55670
508.8047149
22.55670
2
2
4
22.84565
521.9237239
45.69130
3
3
9
23.13469
535.2138814
69.40407
4
4
16
23.42409
548.6879923
93.69636
5
ub（4△d）= =0.00005÷ =0.000028867513mm
u（4△d）= = 3.99252218×10-3mm
u（△d）= =9.98130545×10-4mm
u (△λ)= ×△λ= 3.46765753×10-3mm
△λ±u (△λ) = (0.603±0.003)nm
②用一元线性回归方法处理法布里-玻罗干涉
旋转粗动手轮，使M1和M2至P1镀膜面的距离大致相等，沿E，P1方向观察，将看到叉丝的影子（共有3个），其中两个对应于动镜M1的反射像。
b.仔细调节M1和M2背后的三个螺丝，改变M1和M2的相对方位，直至叉丝的双影在水平方向和铅直方向均完全重合，这时可观察到干涉条纹，仔细调节3个螺丝，使干涉条纹呈圆形。
195.29208
9
9
81
24.68915
609.5541277
222.20235
10
10
100
24.98975
624.4876051
249.89750
平均值
5.5
38.5
23.863125
570.1459917
133.645584
a.对嵌套时的数据进行计算可得：
b=0.289434181mm由上可知：b=
2、实验进行到后面，条纹间距变密，条纹宽度变窄，亮度变低，模糊区域更难判定，导致测量误差增大。
3、由于上述第2点，实验中只测得8组数据，而采用逐差法进行数据处理需10组以上数据。给实验结果带来误差。
4、实验所用钠灯光强较弱，所形成的干涉条纹较浅，较难观察。