内容发布更新时间 : 2024/11/2 15:27:52星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

多光束干涉

基础物理实验研究性报告

多光束干涉与法布里—珀罗干涉仪

第一作者：

学号：15271116

院系：

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多光束干涉

摘要：本实验使用的F-P干涉仪是由迈克尔逊干涉仪改装的。经过笔者阅读课本，发现实验在调节p1，p2板时，仅调节两板平行，未调节p2板与导轨垂直，遂设计一实验方案，在调节两板平行前调节p2板平面与导轨垂直，做对照实验，分析两实验方案的精密度差异。另请重点看加蓝字体（在page2，page7，page10）

关键词：多光束干涉；波长；光程差；对比误差分析；

1.引言

1899年法国物理学家法布里和珀罗创制了以他们名字命名的法布里－珀罗干涉仪（简F-P干涉仪）。用（相位相同的）多光束干涉，可以获得细锐明亮且暗纹较宽的明条纹。它的特点是能够获取十分细锐的干涉条纹，因此一直是长度计量和研究光谱超精细结构的有效工具；多光束干涉原理还在激光器和光学薄膜理论中有着重要的应用，是制作光学仪器中干涉滤光片和激光共振腔的基本构型。因此本实验有着广泛的应用背景。

本实验使用的F-P干涉仪是由迈克尔逊干涉仪改装的。通过实验，不仅可以学习、了解多光束干涉的基础知识和物理内容，熟悉诸如扩展光源的等倾角干涉、自由光谱范围、分辨本领等基本概念，而且可以巩固、深化精密光学仪器的调整和使用等诸多技能。

2.原理部分

2.0 改进实验 如图，书中要求p1p2互相平行后开始测量。

书本中对实验方法的描述并没有考虑到P2与导轨是否垂直的问题，而这实际上是会带来测量误差的。

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多光束干涉

分析如下：

反射镜 P2 与反射镜 P1 的反射像 P’1 相互平行且垂直 Y 轴。 通常通过测量反射镜 P2 沿 Y 轴移动的距离 Δd 及对应的冒出或陷入干涉条纹的个数 n 来测量入射光波的波长。 这两者满足如下关系式:

2Δd = nλ

其中 λ 为入射光波的波长。

满足如下关系式:

2Δdcosθ = nλ

如果反射镜 P2 与反射镜 P1 的反射像 M′2 相互平行但与 X 轴成 θ 角,那么这两者

根据方程式,显然在不考虑其它误差的情况下测量得到的波长值偏大。 又因为波长值放大是成倍放大而非线性放大， 现考虑如何消除该误差：

现试图让平面镜与导轨垂直，可以借助于虚像与实像连线垂直于平面镜的特性,即自准直原理。分别在平面镜上与导轨上设置参照物，调整使参照物的两个实像与虚像共线。

调整思路如下：

1.粗调. 初调反射镜 P2 与 P1 相互垂直且反射镜 P2 与其移动方向垂直后。 2.将一弯折的笔芯固定在反射镜 P2 上，让笔芯的尖端靠近平面镜中心。 3.在移动导轨上固定另一根笔芯，让该笔芯的尖端与另一个笔芯的尖端靠在一起。 4.移动反射镜 P2 ,使两根针间距较大。

5.通过目镜观察,同时调节反射镜 P2 背后的螺丝,直到四笔尖( 两笔尖和其在反射镜 P2 的像) 在同一直线上,那么反射镜 P2 与其移动方向就垂直了。

决定做两组实验，一组调整p2与导轨垂直，一组不调整，分析不确定度。

2.1多光束干涉原理

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好的高反射率膜层。为消除两平板相背平面上反射光的干扰，平行板的外表面有一个很小的楔角（见图1）。

图1. F-P干涉仪 图2. 表面平行的介质层中 光的反射和折射

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