精密干涉仪的应用

物理实验（上）大家接触了迈克尔孙干涉仪，知道利用迈克尔孙干涉仪可以测量激光波长，本实验是在迈克尔孙干涉仪的基础上的进阶实验。需要自己设计、调节光路，利用迈克尔孙干涉光路，测量空气的折射率、压电陶瓷的性质、透明薄介质片的折射率。还可以设计调节光路，利用多光束干涉的方法测量激光波长，比较一下多光束干涉和迈克尔孙干涉法看到的干涉条纹有什么不同。 上课地点：物理楼348

1. 利用迈克尔孙干涉测量空气折射率和透明介质片的折射率；观察白光的干涉现象并测量白光的相干长度（选做）；
2. 利用激光的多光束干涉测量仪器的光杠杆比例，并观察钠光的多光束干涉现象；
3. 搭建马赫-曾德尔干涉光路，观察干涉条纹。

1. 如何利用迈克尔孙干涉光路测量空气折射率？
2. 法布里珀罗干涉仪的干涉环为什么比迈克尔孙干涉仪的干涉环更细锐？
3. 法布里珀罗干涉仪的自由光谱范围是如何定义的？
4. 马赫曾德干涉仪和迈克尔逊干涉仪的区别是什么？各有什么特点？

1. 光路调节时，为了保证激光垂直入射到反射镜上，光路的调节顺序是什么样的？
2. 请思考第一步首先调节激光水平出射的重要性，实验时用什么方法调节？
3. 仪器光路调节成法布里-珀罗模式时，如果利用钠光灯为光源，为什么看到的同心圆环都是成对出现的？且间距随着动镜的移动变化。

当一束光通过一双平面面平行的平板时，在两平行平面之间发生多次反射，使得干涉条纹细锐明亮，这就是法布里-珀罗干涉仪的基本原理。

• 实验用的法布里珀罗干涉仪两晶面间距大约为1.00mm,你算一下它的自由光谱范围是多少？这个自由光谱范围的法布里珀罗干涉仪是如何分辨钠黄线的？
• 假如要分辨汞绿线（546.1 nm）的塞曼分裂（磁场0.5 T）现象，需要多少自由光谱范围的法布里珀罗干涉仪合适。

第一周内容

1. 在光学平台上搭建迈克尔孙干涉光路，测量空气的折射率和薄介质片的折射率。
2. 利用迈克尔孙干涉仪观察白光的干涉现象，测量白光的相干长度。（选做）

第二周内容

1. 利用两片90%反射10%透射的镜片组成法布里波罗腔，观察多光束干涉现象，利用激光光源测量干涉仪的杠杆比例。
2. 观察钠光的多光束干涉现象。

第三周内容

1. 在光学平台上搭建马赫曾德尔干涉光路，观察光的干涉现象。

激光调水平

迈克耳孙光路调节

多光束干涉调节

平行光的调节

马赫曾德尔干涉仪调节

1. 严谨用手触摸光学表面，小心轻放，不要刮花光学表面。
2. 法布里珀罗模式下，观察钠光干涉条纹，移开毛玻璃，用手机拍摄成像。
3. 利用迈干光路观察白光干涉，调节核心需要利用激光调出干涉条纹（光路要准直），调节可粗调的动镜，使条纹缩进，变成比较粗的直条纹（二年级上的内容复习一下），换成钠钨灯，钠灯和钨灯都打开，看到钠光的直条纹，继续调节微调鼓轮，M10的位置是色散最小的位置这里条纹最清晰，向着钠光条纹清晰的方向调节，应该就能出现白光干涉条纹。这各过程很艰难，祝你好运。
4. 调出白光干涉条纹之后，可以测量白光的相干长度。（才几个微米，所以上一步有点难度）进行到这里如果还有时间的话可以进行下一步。如果进行到这里已经很晚了，那就测完白光相干长度就可以了。

1. 简要叙述本实验的基本原理。
2. 记录实验中出现的各种实验现象，对其进行分析、讨论。
3. 实验数据的处理，及对结果的分析、讨论。

法布里-珀罗干涉仪介绍

多光束干涉讲义

迈克耳孙干涉讲义

马赫曾德干涉仪实验讲义