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exp:common:jmgs [2021/02/24 15:03] cqbai [实验内容] |
exp:common:jmgs [2024/04/24 12:23] (当前版本) cqbai [实验内容] |
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| ====== 精密干涉仪的应用 ====== | ====== 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 | 上课地点：物理楼348 | ||
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| ==== 实验的目的、意义和要求 ==== | ==== 实验的目的、意义和要求 ==== | ||
| - | - 在基本的光路调节基础上利用迈克尔逊干涉测量空气折射率； | + | - 利用迈克尔孙干涉测量空气折射率； |
| - 理解多光束干涉和法布里波罗干涉仪； | - 理解多光束干涉和法布里波罗干涉仪； | ||
| - | - 利用迈克尔逊干涉仪测量压电陶瓷特性 | + | - 利用迈克尔孙干涉仪测量压电陶瓷特性 |
| - | - 利用迈克尔逊干涉仪测定玻片的长轴和短轴。 | + | - 利用迈克尔孙干涉仪测定玻片的长轴和短轴。 |
| - | ==== 实验原理简述 ==== | + | ==== 实验前的思考 ==== |
| + | === 关于原理 === | ||
| + | - 如何利用迈克尔孙干涉光路测量空气折射率？ | ||
| + | - 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？ | ||
| + | - 法布里珀罗干涉仪的自由光谱范围是如何定义的？ | ||
| + | === 关于实验 === | ||
| + | - 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？ | ||
| + | - 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？ | ||
| + | - 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。 | ||
| + | - 半反半透镜和补偿镜垂直放置，能否完全补偿玻璃带来的光程差？请画画光路图。 | ||
| 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。 | 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。 | ||
| {{:exp:common:法布里-珀罗干涉仪.png?400|法布里-珀罗干涉仪}} | {{:exp:common:法布里-珀罗干涉仪.png?400|法布里-珀罗干涉仪}} | ||
| + | ==== 实验后的拓展思考==== | ||
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| + | * 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。 | ||
| - | 法布里珀罗干涉仪的干涉环比迈克尔孙干涉仪的干涉环更细锐，想一想为什么？ | ||
| - | 法布里珀罗干涉仪的自由光谱范围怎么定义？ | ||
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| {{:course:design2:精密干涉仪.jpg?400|精密干涉仪}} | {{:course:design2:精密干涉仪.jpg?400|精密干涉仪}} | ||
| ==== 实验内容 ==== | ==== 实验内容 ==== | ||
| - | - 利用迈克尔逊干涉模式测量空气的折射率。 | + | 第一周内容 |
| - | - 利用迈克尔逊模式测量压电陶瓷特性参数。 | + | - 利用迈克尔孙干涉模式测量空气的折射率和薄介质片的折射率。 |
| + | - 利用迈克尔孙模式测量压电陶瓷特性参数。 | ||
| + | 第二周内容 | ||
| - 利用法布里珀罗模式观察钠光的干涉现象，并测量钠黄双线的波长差。 | - 利用法布里珀罗模式观察钠光的干涉现象，并测量钠黄双线的波长差。 | ||
| - | - 利用迈克尔逊干涉模式判断波片的长轴短轴。 | + | 第三周内容 |
| + | - 利用迈克尔孙干涉模式判断波片的长轴短轴。 | ||
| - | ==== 实验中要解决的问题 ==== | + | ==== 实验注意事项及调节要点 ==== |
| + | - 严谨用手触摸光学表面，小心轻放，不要刮花光学表面。 | ||
| + | - 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。 | ||
| + | - 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，连个灯都打开，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。 | ||
| + | - 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。 | ||
| + | - 首先利用上学期学的知识，在1号试验台，将偏振片的通过方向和波片的某一个轴对齐。 | ||
| + | - 放入偏振片，将波片放入到可以粗调臂长的那一路（把毛玻璃垫在波片下面会比较稳），波片的厚度约1 mm ，折射率约1.5，空气折射率约1，你算一下，这路光程变长了多少？因此需要转动鼓轮，将这一路的光程减小0.5 mm ,然后再用精密的微调鼓轮移动另外一臂，白光干涉条纹重新出现。（这时的干涉条纹很弱且颜色不明显） | ||
| ==== 实验报告的要求 ==== | ==== 实验报告的要求 ==== | ||
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| -实验数据的处理，及对结果的分析、讨论。 | -实验数据的处理，及对结果的分析、讨论。 | ||
| ==== 参考资料 ==== | ==== 参考资料 ==== | ||
| + | {{ :course:design2:精密干涉仪实验讲义.doc |精密干涉仪实验讲义}} | ||
| + | {{ :exp:common:法布里-珀罗干涉仪讲义.pdf |法布里-珀罗干涉仪介绍}} | ||
| ==== 讨论区 ==== | ==== 讨论区 ==== | ||