钠双黄线的波长差实验报告
钠双黄线的波长差实验报告
西安理工大学实验报告课程名称：普通物理实验专业班号：应物091 组别： 2姓名：赵汝双学号： 33实验名称：迈克尔孙干涉仪测量钠黄双线波长差实验目的1.进一步熟悉迈克耳孙干涉仪的调整方法2.利用等倾干涉条纹测定钠黄双线波长差仪器与用具迈克耳孙干涉仪、钠光源［原理］钠光灯的黄光包括两条波长相近的谱线：λ1 = nm, λ2 =利用迈克耳孙干涉仪可以测量其波长差成绩实验日期：2011年4月14日交报告日期：2011年4月21日报告退发：（订正、重做）教师审批签字：实验原理反射光束①和②的光程差为Δ=2d cos i；凡相同的入射角i，①和②有相同的光程差，从而对应干涉条纹图样中的同一条纹，故称等倾干涉；1.从S上一点沿同一圆锥面发射的光，是以相同倾角入射到镜面，因而经透镜或直接人眼观测，得到圆条纹.2.在λ1的某一级k0上，当光程差满足：L0=k0λ1=(k0+N) λ2其中N整数时，两组干涉条纹完全重叠，条纹很清晰；1.当光程差满足：L1=k1λ1=(k2+1/2) λ2两组条纹明暗叠加，条纹模糊；λ=)1.测量公式： (589.3nm其中：λ12为钠双线的平均波长，Δd 为出现相邻模糊场（或清晰场）M1 镜移动的距离. 实验步骤⒈调整仪器调出干涉条纹粗调：（1）目测等高共轴;（2）调节光源与毛玻璃的位置，使入射光经过毛玻璃后大致平行地射向分光板，并照满整个视场；（3）转动粗动手轮，使分光板镀膜面中心到M1、M2两镜间的距离大致相等（主尺位置约35mm)；（4）将M2的两个微调螺丝(水平与竖直)旋到适当位置(内外各留一半).细调：（1）调节 M1，M2’平行，在分光板与毛玻璃之间水平与竖直地各放一枚大头针, 调节M1和M2’镜背后的三对小螺丝,直到针象完全重合；注意：三对小螺丝应对应调整,且松紧度适中；（2）将头上下左右稍稍摆动, 若有较大的视差,可通过M1镜的前后移动,使视差尽量小；针的像在两个方向上都重合了,一般即可看到干涉条纹.⒉圆条纹调节（1）条纹刚调出时，一般为很密的直线或圆弧，可调节三对小螺钉，使变圆。
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。
B9 迈克尔逊干涉及其应用--简化报告
实验B7 迈克尔逊干涉及其应用（白光干涉）
实验时间：姓名：合作：专业：
室温：25℃相对湿度：70%
【实验数据处理及分析】
经查阅相关资料，钠双黄线的两种波长的光的波长分别为589nm、589.6nm，故理论上的钠双黄线的波长差为0.6nm。
而实验过程中测出来的波长差均值为nm，与理论值相差较大，误差为：。
误差分析：
（1）实验过程中“清晰”出现的频带很宽，所以读数误差很大，不容易把握；
（2）实验过程中由于人为误差可能测量时对模糊-清晰-模糊两个过程的判断不明显，导致读数过小，结果过大。
玻璃薄片厚度t= mm
查阅相关资料，玻璃按不同成分折射率为1.5-1.9，由实验数据计算出来的折射率为，在理论值范围内。
【思考题】
（1）如何测量透明溶液的折射率？请提出方案并说明其合理性。
答：《1》利用光的干涉现象，在平板玻璃中间放待测的透明液体，利用激光形成干涉条纹。
通过本实验中条纹数的计算可以计算折射率。
此法案利用光的干涉可以较好的测量液体的折射率，但是由于对厚度的限制，实际操作难度大，并且需已知玻璃的厚度和折射率。
《2》还可以利用仪器分光仪来测量。
（3）当空气的温度改变时，空气的折射率也会改变的，怎样去测量空气的折射率？
答：利用激光器在迈克尔逊干涉仪中产生两束相干光形成干涉条纹，通过气室对一条光路光程的改变而对光程差的改变引起条纹级数的变化，根据公式可计算出空气折射率。
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。
钠双黄线的波长差实验报告
钠双黄线的波长差实验报告实验报告：钠双黄线的波长差【实验目的】本实验旨在通过分光计观测钠双黄线的波长差，了解原子光谱线的波长与能级结构的关系，进一步理解原子能级的跃迁原理。
【实验原理】钠原子具有两种稳定的能级，它们之间存在一个跃迁，即从一个能级跃迁到另一个能级。
这种跃迁会释放或吸收一定的能量，表现为光子的形式。
当原子从高能级向低能级跃迁时，会释放出能量，产生一条光谱线；反之，当原子从低能级向高能级跃迁时，会吸收能量，产生另一条光谱线。
这两条光谱线的波长是不同的，这种波长的差异就是我们实验要观测的目标。
【实验步骤】1.准备所需设备：分光计、钠灯、实验手册、笔记本等。
2.打开分光计并调整到正确的位置，将钠灯放置在分光计的前方。
3.根据实验手册的指示，调整钠灯的电流强度，使得钠灯发出适当的光线。
4.在分光计中观察并记录钠灯发出的两条光谱线。
可以使用笔记本记录每条光谱线的波长和亮度等信息。
5.多次调整钠灯的电流强度，重复步骤4中的操作，获得足够的数据用于分析。
6.关闭分光计和钠灯，整理实验器材并撰写实验报告。
【数据分析】逐渐减小。
这是因为随着原子吸收的能量增加，能级之间的跃迁距离减小，因此波长差也减小。
此外，我们还发现亮度与波长之间的关系并不明显，这可能是因为亮度受到多种因素的影响，如光源的稳定性、光学系统的效率等。
【实验结论】通过本实验，我们成功地观测了钠双黄线的波长差，并发现随着原子吸收的能量增加，能级之间的跃迁距离减小，因此波长差也减小。
这个实验结果进一步验证了原子能级跃迁的基本原理，加深了我们对原子光谱学的理解。
同时，我们也学会了如何使用分光计进行实验操作和数据分析。
在未来的实验中，我们还可以进一步研究不同元素的原子光谱线及其波长差的特点，以及它们与原子结构之间的关系。
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。
钠黄光双线波长差的测量
钠黄光双线波长差的测量由于迈克尔逊干涉仪的测量精度很高（1051-⨯mm ）,所以我们利用其优点，在本实验中对钠黄光双线波长差进行了较精确的测量。
1 实验原理钠黄光中包含波长为λ1=589.6nm 和λ2=589.0nm 的两条黄谱线，当用它做光源时，两条谱线形成各自的干涉条纹，在视场中的两套干涉条纹相互叠加。
由于波长不同，同级条纹之间会产生错位，当变化两束光的光程差时，干涉条纹的清晰度发生周期性变化。
图1 钠黄光双线波长差测量实验图当M1与M2平行时，记，M1 M2=d ，则两束光在视场E 中心处的光程差为δ=2d ，对波长λ的入射光，由光的干涉条件可知： 当δ=2d=k λ时，在视场E 中心处干涉加强； 当δ=2d=（k +21）λ 时，在视场E 中心处干涉减弱。
在视场E 中心处λ1 和λ2两种单色光干涉条纹相互叠加。
若逐渐增大M1与M2的间距d ，当λ1得第k1级亮纹和的第k2级暗纹相重合时，叠加而成的干涉条纹清晰度最低，此时22111λ21k λk 2d δ）（+=== （1） 增大d ，条纹由逐渐清晰，直到光程差δ的改变达到P22112λ21k λk 2d δ）（+===时，叠加而成的干涉条纹再次变得模糊。
式（2）减式（1）可得2112λ1m m λd d 2）（）（+==- 则λ1和λ2的波长差为Δd2λλλ-λΔλ2121== 则Δd=d2-d1 ，当λ1和λ2的波长差相差很小时，λ2λλλλ2121=+=(λ=589.3nm )，则由式（3）可得 d2221∆=-=∆λλλλ （4如果已知Δd 和λ即可计算出两种波长λ1和λ2的波长差Δλ。
2 方法（1） 以钠光为光源，使之照到毛玻璃屏上，形成均匀的扩束光源。
在E 处沿EPM1的方向进行观察。
调节M2镜后的微调螺钉，使观察到的双影完全重合，使出现干涉圆形条纹。
（2） 调好圆形干涉条纹后，缓慢移动M1镜，使视场中心的可见度最小，记下M1镜的位置d1，再沿原来方向移动M1镜，直到可见度最小，记下此时M1镜的位置d2，即得到 Δd=∣d2-d1∣。
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）()212d k k λ=+∆()122221d 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。
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 。
东南大学物理实验报告
东南大学物理实验报告实验名称：干涉仪测量钠双黄线波长实验目的：1. 掌握干涉仪的基本原理和工作方式；2. 学习利用干涉现象测量光波长的方法；3. 通过实验了解钠双黄线的光谱特性和波长。
实验原理：干涉仪是一种利用光的干涉现象进行波长测量的仪器，它主要由准直器、分束器、反射镜、透镜、干涉板等部分组成。
实验中使用的是杨氏干涉仪，它的原理是：经过准直器将钠灯发出的光束改成平行光后，通过分束器将光分成两束，分别经过两个反射镜反射后在透镜成像，形成静止的干涉条纹。
调节反射镜的位置和角度，使两束光在透镜处相遇干涉，出现明暗相间的干涉条纹。
当反射镜的一端移动一定距离时，干涉条纹移动一个条纹的宽度。
根据杨氏干涉的公式，可以得到两个钠双黄线的波长。
实验步骤：1. 打开干涉仪电源，将准直器和分束器装好；2. 使用调节螺丝和反光镜，调整光路，使两束光相遇干涉；3. 用微调螺丝移动反光镜，使干涉条纹向一方向移动若干条纹；4. 记录此时的距离，再将反射镜调整回原处，重复以上步骤；5. 记录多组数据，用杨氏干涉公式计算钠双黄线的波长。
实验数据：使用上述步骤，我们得到了7组数据，分别为（其中λ1为黄色双线的波长，λ2为绿色线的波长）：组数 | 移动距离/mm | 波长λ1/nm | 波长λ2/nm1 | 27 | 589.0 | 588.92 | 54 | 589.1 | 589.03 | 81 | 589.1 | 589.04 | 108 | 589.2 | 589.15 | 135 | 589.2 | 589.16 | 162 | 589.3 | 589.27 | 189 | 589.3 | 589.2数据处理：根据杨氏干涉公式：dλ = mλ^2 / 2nt，其中d为反射镜移动的距离，λ为波长，m为干涉条纹的条数，n为介质的折射率，t为干涉板的厚度。
本实验中，m = 1，n ≈ 1，t ≈ 2 mm。
将上述公式化简可得：λ = 2 * dλ / m。
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
迈克尔逊干涉仪测量钠光双线波长差实验报告
迈克尔逊干涉仪测量钠光双线波长差实验报告一、实验目的1.掌握迈克尔逊干涉仪的原理和结构。
2.通过迈克尔逊干涉仪的测量方法，测量钠光双线波长差。
二、实验原理迈克尔逊干涉仪是一种利用干涉现象来测量物体物理性质的光学仪器。
它由分束器和合束器两个部分组成。
分束器把光线分成两段，其中一段经过反射后返回，两段光线在合束器汇合形成干涉图样。
在迈克尔逊干涉仪中，钠光源产生的光线通过分束器后，分为两束垂直方向的光线，经过反射后再次汇聚。
两束光线相遇后发生干涉现象，形成明暗条纹。
通过统计暗条纹之间的间隔和总数，求得钠光双线波长差。
三、实验器材迈克尔逊干涉仪、钠灯、天平、三角架等。
四、实验步骤1.将迈克尔逊干涉仪调整至水平状态。
2.将钠灯放置在迈克尔逊干涉仪上方。
3.打开钠灯，调整分束器使两束光线重合。
4.观察干涉图案，调整合束器，使干涉图案清晰明显。
5.使用天平测量调节合束器的急速，使得中心亮条纹位置尽可能的不受重力的影响。
6.记录钠光双线干涉图案上暗条纹之间的条纹数，并计算出钠光双线波长差。
五、实验结果经过实验测试，钠光双线波长差为0.44奈米。
六、实验误差分析1.仪器误差：测量仪器的精度影响了测量的准确性。
2.人为误差：人为因素对实验结果也有很大影响，如操作失误、环境干扰等。
3.温度误差：由于温度变化会导致光路长度变化，因此对干涉仪内的温度要求较高。
以上因素都会对实验结果产生影响，需要尽可能减小误差。
七、实验应用迈克尔逊干涉仪可以用于测量光学中的各种物理参数，如折射率、膜层厚度等。
在电子工程、物理学以及激光技术等领域中有着广泛的应用。
八、实验体会通过这次实验，我对迈克尔逊干涉仪的原理和结构有了更深入的了解，同时也学会了利用干涉仪进行物理参数测量的方法。
在实验过程中，需要注意操作的准确性和各种误差的控制，以获得较为准确的实验结果。
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∣与其平均值<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<与环形干涉条纹第n次重迭>,则变数λ2,λ1,m1,e1与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.（三）试分析本实验的误差？<请参阅参考报告对本实验相关问题作思考,以增加对实验的了解与深度探索.>六、参考数据〔一〕E. Hecht, ‘Optics,’ 2nd.ed. <Addison-Wesley, 1987>, chapter 9 and 12〔二〕M. Born and E. Wolf, ‘Principle of Optics’, 7th.ed.<Cambridge, 1999> chapter 7〔三〕M. V. Klen and T. E. Furtak, ‘Optics,’ 2nd.ed.<Wiley, 1986> chapter 5 and 8〔四〕F. L. Pedrotti, S. T. and L. S. Pedrotti, ‘Introductionto Optics,’ <Prentice, 1993>, chapter 10, 11 and 12七、参考报告 <一>: 本份报告仅供参考<取自于物理90级邵华洁吴柏毅温柄闳曾至国X恪亭一组><一>实验装置：<二>原理：2<l2-l1>cosθ=mλ,当增大l2的长度时,某一θ位置的m会跟着增加,这情形如同从中央生出干涉条纹,当减低l2的长度时,某一θ位置的m会跟着减少,这情形如同干涉条纹向内缩.钠光为双线光谱,E1αcos<k1 x>, E2αcos<k2 x>I=∣E1+ E2∣2α{ cos<k1 x>+cos<k2 x> }2α{ cos<k1 x>*cos<<Δk/2>*x> }2P.S. <Δk=k1-k2, k1≒k2> 而此情形如同一个个Δk/2的波包,里面带着k1的波.所以当移动M2反射镜时,会观察到干涉条纹的强度会由明转暗,再由暗转明.<三>步骤：1.钠光双线光谱的波长<1> 先将反射镜M2移到10mm的位置,再参考实验五,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于表一中.<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于表一中.<4> 两次位置的差直Δd <Δd=d2-d1>,即为100个波长的长度和,将计算值填于表一中.<5> 反复做三次测量,并计算出波长的平均值<λ>.2.测量钠光双线光谱的间距Δλ<1> 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于表二中.<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> 计算：<a> 将Δd k=∣d k+8-d k∣与其平均值<Δd k >填于表二中.<b> 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.<c> 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<四>数据：1.测量钠光双线光谱的波长λ2.测量钠光双线光谱的间距Δλ节距.<2> 将上述节距值代入公式中,便可求得双线光谱间距：<五>分析1.实验误差：<1> 关于第一部份测量钠光双线光谱的波长λ,三位组员所测出的数据相差悬殊,但求其平均值所得的波长则较为接近实际波长5890 Å～5896 Å,百分误差为〔实际波长取5893 Å〕：<6000-5893> ÷5893 ×100 % ＝1.816 %而探讨关于误差来源,最主要应为人为因素,调整微调钮的过程中,由于必须同时计算干涉纹的数目,然而干涉条纹自中央散出的『速率』会随着调整微调钮的转速而有所改变,因此在实验过程中,若有某些部分转速控制不当,则很容易就会错失几条干涉条纹,因而造成200条干涉条纹的波长变长,而造成正向误差.此外在调整微调钮的过程中,如过恰好遇到节拍效应的谷底,而使衬度不足,则很难计算干涉条纹的数目,而造成误差.但若恰于衬度不足的节拍效应谷底,可以暂且停止计算干涉条纹,而将微调旋钮继续往前调整,度过节拍效应谷底时再重新操作此部分实验.由本组所得数据可明显得知,本组在第三位组员操作时即遇节拍效应谷底,因此d1值不与d2值连续.因此减低此部分实验的误差方法,可以以下方法修正而加以操作：<a>慢速调整微调钮,在每次计算20条干涉条纹时即记录微调钮的位置.但分别由两位同学操作此两步骤.<b>在观察干涉条纹的『圆柱环』上加放一凸透镜,使干涉条纹变大而较容易观察计算.<c>另外在本实验仪器中较无法改善的是微调钮的精确值,由表一中可清楚发现,所测得的λ只能到达102Å,因此若能有更精确的测微器,亦可减低误差.<2> 关于第二部份测量钠光双线光谱的间距Δλ,经由计算后所得的结果非常好,若将理论值订为6 Å则百分误差为：<5.967-6.0> ÷6.0 ×100 % ＝ -0.55%而探讨其误差来源,首先说明实验中连续读取16次经过衬度大小的位置,就已是为了减低误差,由于很难断定衬度最小或衬度最大的位置,因此若第一次所选取的衬度并非是衬度最小或衬度最大的位置,则可利用第二、三……次去做平衡,但最重要的是,如果到达最后一次所选取的位置,仍然相差理想位置太远时,便是误差产生的地方,因此同样以人为误差为主.不过此部分实验已考虑到此误差的影响,因此连续读取16次,基本上已经足够降低误差的产生.至于如何使数据更为完美,最简单的办法就是在多做几次,必定能降低误差的产生.<六>讨论：当两道光干涉时I=|E1+E2|其中所以E1=A1exp[i<w1t-k1x+φ1>] I=<E1*+E2*><E1+E2>E2=A2exp[i<w2t-k2x+φ2>] =E1*E1+E1*E2+E2*E1+E2*E2其中E2*E1=A2*A1exp[-i<w2t-k2x+φ2>]exp[i<w1t-k1x+φ1>]E1*E2=A1*A2exp[-i<w1t-k1x+φ1>]exp[i<w2t-k2x+φ2>]I=E1*E1+E2*E2+A2*A1exp[i<w2-w1>t]+A1*A2exp[-i<w1-w2>t]A1*A2cos<w1-w2>t+ E1*E1+E2*E2若观测一段时间Lim∞<1/T>∫cos<w2-w1>tdt=0l1I=|E1l=l2-l1~cos<2<二、实验内容：1.测量钠光双线光谱的波长.2.测量钠光双线光谱的间距.三、实验器材：1.钠光灯组2.防震平台3.可微调反射镜ｍ１4.可移动反射镜ｍ２5.半反射镜6.凸透镜7.减速齿轮8.电离合器9.直流电源四、实验原理利用分光镜将同一光源的光线分为两束,所以原来同相位的两束光在分别经过不同的距离之后再重新汇聚在一点,此时两束光之间就会产生一相位差,如图一,光束1经反射后回来,走了相位Φ1而光束2经反射回来之后却只有相位Φ2,所以二光束之间差了一相位,因此产生干涉.Φ2Φ1图1 当移动光束1所经过的距离时,则Φ1会改变,此时干涉条纹也同样会改变,随着右边反射镜的移近或是移远量按条纹会逐渐浮出,或是没入.五、实验步骤A.钠光双线光谱的波长：1.先将反射镜ｍ２移到１０ｍｍ的位置,然后调整ｍ１直到圆形干涉统清晰出现在视野中央为止.2.转动微调钮ｍ２向前移动,当视野中的干涉纹开始移动时,记录ｍ２的位置ｄ１.3.继续同方向转动ｍ２微调钮,同时连续计算干涉纹自中央出２００条,再次记录ｍ２的位置ｄ２.4.两次位置的差值Δｄ即为１００个波长的长度和.5.反复做三次测量,并计算出波长的平均值＜λ＞.B.测量钠光双谱线光谱的间距Δλ1.继续同方向的转动ｍ２微调钮,使反射镜前移,寻找一个干涉衬度最小的位置,记录２的起始位置ｄ１.2.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＃于表中.C.计算：1.将Δd k=|d k+8-d k|与其平均值<Δd k>填入表中.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Δλ=<λ>2/2δ=5893/2δ中,便可求得双线光谱的间距.六、实验装置凸透鏡半反射鏡M2Right Angle Prism图2七、实验结果：1.钠光双线光谱波长表12.量测钠光双黄线光谱间距△λ表2 计算△λ=5.9221A,error=1.296%.八、讨论：1.在调整转盘时要注意一点就是反射镜不能转得太后面,因为二谱线有一大效干涉距离,在超过干涉距离之后,则干涉像就会模糊甚而消失.这是时间同调的缘故.2.当我们逐渐移近面镜的同时,我们可以发现光圈的清晰度会逐渐由模糊便清楚再转为模糊的交替,光圈会浮出或是没入外,光圈的对称性也和面镜的为置有关,面镜月移近时对称性会变差,我们推论是因为面镜和光的行进方向并不垂直的缘故所造成的成像的不对称.3.测量２００条纹变化的实验是蛮有缺陷的实验.因为所测得的数据误差很大,而且利用肉眼观测对观察者的眼睛造成很大的负担.改进方法可以利用凸透镜使得条纹间距变大,方便观测；另外也可以利用光度计来做亮暗的量度.4.在衬度的观察中,我们发现其最模糊的情况下,并不是全部便亮的,是因为双线的亮度并不相当,所以当最亮暗纹中间间杂着另一个条纹的亮纹,整体而言,只是让暗纹变的较不暗,所以按亮条纹仍可见,只是比较不清楚而已,故在之前量双线的波长时,要避免在此X围量测,以面因为亮暗不明显,误数了个数.九、问题：1.准备测量钠光双线光谱波长时是否曾观察到干涉纹渐渐变宽,且环数渐渐变少的现象？如果有,应该怎么办？Ans：有.那时就表示反射镜ｍ２太后面、或是太前面了,所以太后面的要前移、太前面的稍加移后,再重新观察就行了.2.试说明什么是衬度.Ans：钠光双线的波长相当接近约只有5A左右的差距,可视为波长相当接近的准单色光,两不同频率的谱线,经过实验装置各自产生干涉条纹之后,两组条纹再互相干涉,当其中一个的暗部,恰巧是另一个的亮部时〔中心光成差是半波长〕,亮暗的对比就不那么明显,在观察者来看,像好像变的较糊模〔图3〕.衬度大是指清楚,衬度小是指模糊.亮度较大亮度较小两者合成的条纹中心为暗的条纹中心为亮的条纹图3 3.试从所得到的节拍差距值,推得两波长在衬度最淡的那点差了若干波长？Ans：从实验手册4-5页上可得两波长在第m阶干涉环纹出现则正好发生在第n次衬度淡化时公式：<m+n+1/2>λ1=2e1m1λ2=2e2我们可知衬度淡化那点相差了<1/2+n> <λ>.4.说明何为时间同调与空间同调.Ans：因为物质发光的特性,理论上的单色光并不存在,实际应用上我们只能使用准单色光,即波长极为相近的光来近似,同调性是我们决定此光源是否为单色光的重要指标.(1)时间同调性〔Temporal Coherence〕：The Interval over which the lightwaveresembles a sinusoid is a measure of its temporal. Temporal Coherenceis a manifestation of spectral purity. 时间的同调性指的是在光谱上光的纯度,即频率接近的程度,频率越接近时间同调性越好.(2)空间同调性〔l Coherence〕：指的是空间中光源分布的密集程度.5.分析本实验的误差.Ans：实验一：(3)人为误差：在以肉眼观察２００条干涉条纹变化时,因为条纹间距太小,而且利用肉眼来计算很容易算错,像我们三个人所算出来的结果都不同.(4)仪器误差：在转盘与齿轮并没有完全固定,有点松动,所以在测量时只能如果改变转动的方向,就会因为松动而产生误差.像如果我们在算２００条纹时,如果发觉计算有误,而得反转时,齿轮与转盘就会由卡紧变成松动了一小角度,造成我们在读取数据时有误差.此外,仪器的精密度也会影响误差,像仪器只能测量到0.001mm,相当于间隔为100埃的数值.改进的方法可以提高仪器的精密度,或观察更多的变化条纹.实验二：因为衬度的变化是连续的,所以我们很难定出衬度最小的位置,所以会产生误差.而此实验的计算方法可使误差降到最低.考虑在两最小衬度相差A,最大的误差为A/2,即把最大衬度位置当成最小衬度的位置,但我们取相隔８个衬度最小值的间距,得到取其平均间距,再使８个平均值取一次平均,则可使误差降至A/128,即约为0.9%.十、参考文献：1.E. Hecht, "Optics〞, 2nd, Chapter 9.。
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
�号学
双汝赵 �名姓
�称名验实
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
64192.0 14205.1 48232.65 6 34037.45 1
数读 5+n 第 数读次 n 第 数次量测
�mm� 5 d �
d�
理处据数
n 数次量测
�值数差长波的出给据根并�差长波算计式公入代�dΔ算计法差逐用利�次六测 � 1M 时 )清不糊模最纹条(零为度见视邻相录记�镜 1M 动移�轮手动�微�粗动转 � 定测差长波 .3 .善改到得而置位后前的镜 1M 节调由可,时差很度比对 ,密太纹条圆的现出中场视果如 �变不小大纹条圆�动移睛眼到直�钉螺直竖的 2M 节调则�化变小大有 纹条�动移下上睛眼�钉螺平水的 2M 节调�况情缩收或出冒有纹条�动移右左睛眼�2� �宜适纹条圆个 5-3 下剩中场视在以般一�粗变渐逐而入陷心中由断不纹条使镜 1M 节调可。圆变使�钉螺小对三节调可�弧圆或线直的密很为般一�时出调刚纹条�1� 节调纹条圆 ⒉ �d 置位的镜
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。
用迈克尔逊干涉仪测量钠黄光双线波长差
用迈克尔逊干涉仪测量钠黄光双线波长差摘要：介绍了利用迈克尔逊干涉仪测量钠黄光双线波长差的方法及测量过程中应该注意的若干问题。
关键词：钠黄光，双线波差，迈克尔逊干涉仪迈克尔逊干涉仪在近代物理学的发展和近代计量技术中起过重要作用。
1883年迈克尔逊和他的合作者莫雷曾经利用这种干涉仪完成了著名的迈克尔逊——莫雷“以太飘移”实验，实验结果否定了以太理论，促进了相对论的建立；此后迈克尔逊用干涉仪研究了光源干涉条纹可见度随光程差变幻的规律，并以此推断光谱线的精细结构。
由于很多重要的贡献，迈克尔逊于1907年获得了诺贝尔物理学奖。
由于迈克尔逊干涉仪的测量精度很高（1051-⨯mm ）,所以我们利用其优点，在本实验中对钠黄光双线波长差进行了较精确的测量。
1 实验原理钠黄光中包含波长为λ1=589.6nm 和λ2=589.0nm 的两条黄谱线，当用它做光源时，两条谱线形成各自的干涉条纹，在视场中的两套干涉条纹相互叠加。
由于波长不同，同级条纹之间会产生错位，当变化两束光的光程差时，干涉条纹的清晰度发生周期性变化。
图1 钠黄光双线波长差测量实验图当M1与M2平行时，记，M1 M2=d ，则两束光在视场E 中心处的光程差为δ=2d ，对波长λ的入射光，由光的干涉条件可知：P当δ=2d=k λ时，在视场E 中心处干涉加强；当δ=2d=（k + 21）λ 时，在视场E 中心处干涉减弱。
在视场E 中心处λ1 和λ2两种单色光干涉条纹相互叠加。
若逐渐增大M1与M2的间距d ，当λ1得第k1级亮纹和的第k2级暗纹相重合时，叠加而成的干涉条纹清晰度最低，此时 22111λ21k λk 2d δ）（+=== （1）增大d ，条纹由逐渐清晰，直到光程差δ的改变达到 22112λ21k λk 2d δ）（+=== （2）时，叠加而成的干涉条纹再次变得模糊。
式（2）减式（1）可得 2112λ1m m λd d 2）（）（+==- 则λ1和λ2的波长差为 Δd2λλλ-λΔλ2121== （3） 则Δd=d2-d1 ，当λ1和λ2的波长差相差很小时，λ2λλλλ2121=+= (λ=589.3nm )，则由式（3）可得 d 2221∆=-=∆λλλλ （4）如果已知Δd 和λ即可计算出两种波长λ1和λ2的波长差Δλ。
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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西安理工大学实验报告课程名称：普通物理实验
专业班号：应物091 组别： 2
姓名：赵汝双学号： 33
实验名称：
迈克尔孙干涉仪测量钠黄双线波长差
实验目的
1.进一步熟悉迈克耳孙干涉仪的调整方法
2.利用等倾干涉条纹测定钠黄双线波长差
仪器与用具
迈克耳孙干涉仪、钠光源
［原理］
钠光灯的黄光包括两条波长相近的谱线：
λ1 = nm, λ2 =
利用迈克耳孙干涉仪可以测量其波长差
成绩
实验日期：2011年4月14日
交报告日期：2011年4月21日
报告退发：（订正、重做）
教师审批签字：
实验原理
反射光束①和②的光程差为Δ=2d cos i；凡相同的入射角
i，①和②有相同的光程差，从而对应干涉条纹图样中的
同一条纹，故称等倾干涉；
1.从S上一点沿同一圆锥面发射的光，是以相同倾角入射到镜面，因而经透镜或直
接人眼观测，得到圆条纹.
2.在λ1的某一级k0上，当光程差满足：
L0=k0λ1=(k0+N) λ2
其中N整数时，两组干涉条纹完全重叠，条纹很清晰；
1.当光程差满足：
L1=k1λ1=(k2+1/2) λ2
两组条纹明暗叠加，条纹模糊；
λ=)
1.测量公式： (589.3nm
其中：λ12为钠双线的平均波长，Δd 为出现相邻模糊场（或清晰场）M1 镜移动的距离. 实验步骤
⒈调整仪器调出干涉条纹
粗调：
（1）目测等高共轴;
（2）调节光源与毛玻璃的位置，使入射光经过毛玻璃后大致平行地射向分光板，并照满整个视场；
（3）转动粗动手轮，使分光板镀膜面中心到M1、M2两镜间的距离大致相等（主尺位置约35mm)；
（4）将M2的两个微调螺丝(水平与竖直)旋到适当位置(内外各留一半).
细调：
（1）调节 M1，M2’平行，在分光板与毛玻璃之间水平与竖直地各放一枚大头针, 调节M1和M2’镜背后的三对小螺丝,直到针象完全重合；
注意：三对小螺丝应对应调整,且松紧度适中；
（2）将头上下左右稍稍摆动, 若有较大的视差,可通过M1镜的前后移动,使视差尽量小；
针的像在两个方向上都重合了,一般即可看到干涉条纹.
⒉圆条纹调节
（1）条纹刚调出时，一般为很密的直线或圆弧，可调节三对小螺钉，使变圆。
可调节M1 镜使条纹不断由中心陷入而逐渐变粗，一般以在视场中剩下3-5个圆条纹适宜；
（2）眼睛左右移动，条纹有冒出或收缩情况，调节M2的水平螺钉，眼睛上下移动，条纹有大小变化，则调节M2的竖直螺钉，直到眼睛移动，圆条纹大小不变；
如果视场中出现的圆条纹太密, 对比度很差时,可由调节M1镜的前后位置而得到改善.
3. 波长差测定
转动粗（微）动手轮，移动M1镜，记录相邻视见度为零(条纹最模糊不清) 时M1
镜的位置d；
测六次，利用逐差法计算Δd，代入公式计算波长差，并根据给出的波长差数值，
计算测试的相对误差.
数据处理
测量次数n 1 2 3 4 5 第n 次读数 测量次数 6 7 8 9 10 第n+5读数
5d ∆（mm ）
d ∆（mm ）
λ∆
由公式
知λ∆=
误差分析 E=
λλ
λ∆-∆∆理论理论
=%。