实验1、F-P干涉仪实验
F-P干涉仪(精)
1
实验目的
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；
进一步理解多光束干涉的理论和条纹 特点； 用F-P干涉仪测定钠黄双钠线的波长 差。
应用：长度的精密测量、折射率的测定、波长的测量、
用作高分辨率光谱仪。
11
实验内容及步骤
1、调整F-P 干涉仪能够观察到多光束干涉的条纹图案 调节过程中切勿使两镜相碰。
Gl和G2两个镜面相距1mm 。
会聚透镜汇聚 光线
调节镜面平行
12
装上低压钠灯灯窗挡板，可能出现以下两种现象:
现象1、如果通过镜面观察光束反射形成一系列光 点，说明两镜面是否平行？如何调节？ 现象2、光点重合，表明两镜面基本平行。
1 2
2d 2 d1
2 1
d 2 d1 波长变化一个周期，两镜面G1、
G2的距离差
1 2 钠双线的波长差
法布里-玻罗干涉仪的两套干涉圆环
2 2 其中 1 可为 m 二波长平
均值的平方。对钠黄双线， 可取（589．3nm)2
9
F-P干涉仪的应用
概述：利用干涉原理测量光程差从而测定 有关物理量的光学仪器。
19
5
镀高反射膜 镀高反射膜
G2 会聚透镜L
接收屏
* 注意：G1，G2板可移动—光程可调
思考
入射角
G1
镀高反射膜 镀高反射膜
提问1：为什么G1和G2 两反射面要做成锲形？
G2 会聚透镜L
为避免没有涂反射膜的 表面反射光产生干涉， 两块平板通常做成锲形， 锲角约1`到10`。
北航基础物理实验研究性报告 多光束干涉和F-P干涉仪数据处理方法与多光束规律的推导
基础物理实验研究性报告多光束干涉和法布里—珀罗干涉仪Multi-beam interference and Fabry-Perot interferometer目录摘要 (3)Abstract (3)一、实验目的 (4)二、实验原理 (4)2.1多光束干涉原理 (4)2.2多光束干涉条纹的光强分布 (5)2.3 F-P干涉仪的主要参数 (6)三、实验仪器 (7)四、实验主要步骤 (8)4.1操作内容 (8)4.2操作提示 (8)4.3操作注意事项 (10)五、数据处理 (10)5.1钠光波长差的测定 (10)5.1.1原始数据 (10)5.1.2数据处理 (10)5.2验证，测定P1、P2的间距d (11)5.2.1原始数据 (11)5.2.2 验证分析 (12)六、误差分析 (12)七、实验技巧的总结 (13)7.1钠光波长差的测定 (13)7.2验证，测定P1、P2的间距d (13)八、实验探究 (14)8.1对数据处理方法的改进 (14)8.1.1波长的计算公式 (14)8.1.2光波波长不确定度 (15)8.2多光束的干涉规律的推导与讨论 (16)8.2.1多光束的干涉规律的推导 (16)8.2.2结果与讨论 (18)九、实验思考题 (19)十、实验感想与总结 (22)10.1动手能力的提高 (22)10.2自学能力以及预习能力的提高 (22)10.3对物理理论知识认识的升华 (23)参考文献： (23)摘要法布里—珀罗干涉仪简称F-P干涉仪，是利用多光束干涉原理设计的一种干涉仪，本文以“多光束干涉”为内容，先介绍了实验的基本原理、方法与过程，仪器构造和使用方法，而后进行了数据处理与误差分析。
提出了一种新的处理数据的方法，并且对多光束干涉规律进行了推导与讨论。
关键词：F-P干涉仪；多光束干涉；基本原理；干涉规律；AbstractFabry–Pérot interferometer is short for F-P interferometer. It is designed with the theory of Multi-beam interference. This article is based on Multi-beam interference , and introduces the basis theory, methods , process, and the configuration and the usage of the apparatus. Then, it gives one method on data handling. Based on the data in the experiment, it also analyzes the origin of some errors and offers some proposals and comes up with a new method of data handling.At last ,it talks about the theory of Multi-beam interference.Key words:F-P interferometer. Multi-beam interference.basis theory. Law of interference.一、实验目的1.1 了解F-P干涉仪的特点和调节；1.2 F-P干涉仪观察多光束等倾干涉并测定钠双线的波长差和膜厚；1.3巩固一元线性回归方法在数据处理中的应用。
法布里-珀罗(F-P)干涉仪
1 12
2d 12 1/ 2
(4.71)
在一般的应用中，F-P 干涉仪的自由谱区和细度应做得比较大， 例如自由谱区达到 100GHz，细度达到 100。美国 Newport 公司生产的 超腔(Supercavity)的自由谱区可达 6000GHz，细度可达 5000，相应 的腔长 d=20μm。
假定谐振腔体和反射镜都是无损耗的，因此作为器件的反射功率 和透射功率应等于入射功率，即
E
r
E
* r
Eout Eo*ut
Ein Ei*n
(4.63)
定义谐振腔的总透射系数为
t Eout Ein
则功率透射系数为
T t t*
从(4.63)式可得
T
1 r r*
1
12
212 cos2
2 2
1
2 1 2
v v 两套干涉花样的空间位置重复。作为波长选择器件，F-P 干涉仪的 可用的频率范围不大于 Δν。
F-P 干涉仪的细度 F 定义为自由谱区 与谐振峰的半峰值点间的频率差 1/ 2 （常称作半极大值全带宽，缩写成 FWHM）的比值。从(4.65) 式可得
Tmax 1 1 12
1
2 2
Er
1 Ein
jt1 2 e 2d / c
1
1
jt 1
2e
j 2d
/
c
Ein
由(4.57)式可得
r
1
e t e 2
j 2d / c
12
2
j 2d / c
12
1 1 2e j 2d / c
1
1
e j 2d / c
2
e j 2d / c 12
(4.61) (4.62)
一种f-p干涉仪及其制备方法
一种f-p干涉仪及其制备方法
一种f-p干涉仪是一种基于菲涅尔-普朗克（F-P）干涉原理的
光学仪器，通常用于测量光的波长、光谱特性和薄膜厚度等参数。
其制备方法可概括如下：
1. 制备反射镜：选择适当的基底材料（如玻璃或金属），并通过光罩制备高反射膜层。
利用物理气相沉积、溅射或离子束沉积等方法，在基底上沉积多层介质-金属-介质膜，以实现高反
射带宽。
2. 制备传输层：为了增加f-p干涉仪的透过率，需要在反射镜
之间插入一个或多个透明的传输层。
传输层可以使用具有合适折射率的单一材料或多层堆积方式来制备。
3. 调节间距：根据需要选择合适的反射镜和传输层，然后通过调节两个反射镜之间的间距来控制f-p干涉仪的工作方式。
根
据公式2d=mλ/n计算所需的间距，其中d是反射镜间的距离，m是波长的整数倍，λ是光的波长，n是介质折射率。
4. 安装光源：将适当光源（如激光器或白光源）连接到f-p干
涉仪的入射端，确保光线垂直入射。
5. 收集信号：通过光学器件（如透镜或光纤）收集f-p干涉仪
输出光信号，并将其传递到光谱仪或检测器中进行分析和记录。
以上就是一种f-p干涉仪及其制备方法的简要描述。
实际制备
过程可能还涉及对反射镜和传输层的表面处理、对干涉仪的对齐和校准等步骤，具体可以根据实际需要进行调整和改进。
f-p原理及参数具体说明_0
---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------1 / 16f-p 原理及参数具体说明F-P 原理及参数具体说明 1. F －P 干涉仪的简要描述 F －P 干涉仪的核心是两个平面性和平行性极好的高反射光学镜面， 它可以是一块玻璃或石英平行平板的两个面上镀制的镜面， 也可以是两块相对平行放置的镜片， 即为空气间隔，如图 1 所示。
前一种形式结构简单， 使用时无需调整， 比较方便， 体积也小， 但由于材料的均匀性和两面加工平行度往往达不到很高水平， 故性能不如后者优良。
用固定间隔来定位的F －P 干涉仪又常称为 F －P 标准具。
间隔圈常用热膨胀系数小的石英材料(或零膨胀微晶玻璃) 。
它在三个点上与平镜接触， 用三个螺丝调节接触点的压力， 可以在小范围内改变二镜面的平行度， 使之达到满意的程度。
使用时常在干涉仪的前方加聚光透镜， 后方则用成象透镜把干涉图成象于焦平面上， 如图 2 所示。
图 1 F －P 干涉仪的多光束干涉 图 2 法布里－珀罗标准具的使用 F －P 干涉仪采用多光束干涉原理， 关于多光束干涉的详细理论可参阅有关专著， 我们在此就直接利用有关的一些关系式。
设每一镜面的反射率都为 R ， 透射率为 ， 吸收散射等引起的损耗率为 ， 则有-----------------------------------------------------(1) 图 1 中相邻两光束的光程差为------------------------------------ (2) 其中 h 为镜面间隔距离， n 为镜间介质折射率，为入射光束投射角，为光束在镜面间的投射角。
干涉条纹定域在无穷远，在反射中光强分布由下式决定：------------------ (3) 在透射光中光强分布为----------------------------- (4) 其中0I 为入射角为的入射光强；而为相邻光束的相位差，来自由(2) 式表示的光程差和两次反射时的相位差变、：------------------------------------------------ (5) 其中1 、对金属膜可认为常数，对介质膜来说它们是零，下面我们不予考虑。
光的干涉分振幅干涉实验报告
竭诚为您提供优质文档/双击可除光的干涉分振幅干涉实验报告篇一：迈克尔逊干涉仪实验报告迈克尔逊和法布里-珀罗干涉仪摘要：迈克尔逊干涉仪是一种精密光学仪器，在近代物理和近代计量技术中都有着重要的应用。
通过迈克尔逊干涉的实验，我们可以熟悉迈克尔逊干涉仪的结构并掌握其调整方法，了解电光源非定域干涉条纹的形成与特点和变化规律，并利用干涉条纹的变化测定光源的波长，测量空气折射率。
本实验报告简述了迈克尔逊干涉仪实验原理，阐述了具体实验过程与结果以及实验过程中的心得体会，并尝试对实验过程中遇到的一些问题进行解释。
关键词：迈克尔逊干涉仪；法布里-珀罗干涉仪；干涉；空气折射率；一、引言【实验背景】迈克尔逊干涉仪是1883年美国物理学家迈克尔逊和莫雷合作，为研究“以太”漂移而设计制造出来的精密光学仪器。
它是利用分振幅法产生双光束以实现干涉。
通过调整该干涉仪，可以产生等厚干涉条纹，也可以产生等倾干涉条纹，主要用于长度和折射率的测量。
法布里-珀罗干涉仪是珀罗于1897年所发明的一种能现多光束干涉的仪器，是长度计量和研究光谱超精细结构的有效工具；它还是激光共振腔的基本构型，其理论也是研究干涉光片的基础，在光学中一直起着重要的作用。
在光谱学中，应用精确的迈克尔逊干涉仪或法布里-珀罗干涉仪，可以准确而详细地测定谱线的波长及其精细结构。
【实验目的】1．掌握迈克尔逊干涉仪和法布里-珀罗干涉仪的工作原理和调节方法；2．了解各类型干涉条纹的形成条件、条纹特点和变化规律；3．测量空气的折射率。
【实验原理】（一）迈克尔逊干涉仪m1、m2是一对平面反射镜，g1、g2是厚度和折射率都完全相同的一对平行玻璃板，g1称为分光板，在其表面A镀有半反射半透射膜，g2称为补偿片，与g1平行。
当光照到g1上时，在半透膜上分成两束光，透射光1射到m1，经m1反射后，透过g2，在g1的半透膜上反射到达e；反射光2射到m2，经m2反射后，透过g1射向e。
两束光在?。
光纤F-P干涉仪原理分析
光纤F-P干涉仪原理分析1 光纤法珀干涉传感器的分类 (1)1.1 本征型光纤法珀干涉传感器 (2)1.2 非本征型光纤法珀干涉传感器 (3)1.3 在线型光纤法珀干涉传感器 (4)2 非本征型光纤法珀干涉仪的基本原理 (5)目前，一些光纤干涉传感器已被成功地广泛应用于许多方面，特别是化合物材料的健康检测、大型公民建工程的结构（如，桥梁，水坝）、宇宙飞船、飞机等领域，这将会使所谓的智能材料和结构得以实现。
光纤法布里－珀罗干涉仪是这些应用最好的选择之一，它结构简单、原理经典，基于此结构的光纤传感器具有微型化、简单化、实用化等许多优点。
1 光纤法珀干涉传感器的分类法布里－珀罗干涉仪(FPI)早在19世纪末就已问世，但基于光纤的法布里－珀罗干涉仪(FFPI)直到20世纪80年代才制作成功，随后FFPI逐渐被应用到温度、应变和复合材料的超声波压力传感中。
光纤FP传感器的特点是采用单根光纤、利用多光束干涉原理来监测被测量，避开了Michelson和Mach-Zehnde干涉传感器所需两根光纤配对以及必须对偏振进行补偿等问题。
此外光纤法珀干涉传感器对任何导致其两个反射面距离发生变化的物理量灵敏度极高，而且传感区域很小，在很多应用时可被视为“点”测量；加之其结构简单、体积小、复用能力强、抗干扰、重复性好等优势，在嵌入式测量更是倍受青睐，成为实现所谓人工智能结构和材料等相关领域的研究热点。
自从第一根光纤法珀干涉仪问世之日起，人们陆续开发出了很多光纤法珀干涉仪，大致来说，根据干涉仪结构的不同，光纤FP传感器大致可分为三类：本征型光纤法珀干涉传感器(Intrinsic Fabry-Perot interferometer, IFPI)、非本征型光纤法珀干涉传感器(Extrinsic Fabry-Perot interferometer, EFPI)、和在线型光纤法珀干涉标准具(In line Fiber-Optic Etalon, ILFE)本征型光纤FP传感器中，两反射面之间的干涉仪由单模光纤或多模光纤构成；而非本征型光纤FPI传感器中，干涉仪由空气或其它非光纤的固体介质(如中空的石英玻璃管)构成，光纤在线法珀干涉标准件的干涉腔主要由空芯光纤充当。
F-P干涉仪
法布里－珀罗（Fabry-Perol）干涉仪 法布里－珀罗（Fabry-Perol）
F－P干涉仪实验装置
法布里－珀罗（Fabry-Perol）干涉仪 法布里－珀罗（Fabry-Perol）
组成 F－P干涉仪由两块略带楔角的 玻璃或石英板构成。如图所示， 玻璃或石英板构成。如图所示， 两板外表面为倾斜， 两板外表面为倾斜，使其中的反 射光偏离透射光的观察范围， 射光偏离透射光的观察范围，以 免干扰。 免干扰。 两板的内表面平行， 两板的内表面平行，并镀有高 反射率膜层， 反射率膜层，组成一个具有高反 射率表面的空气层平行平板。 射率表面的空气层平行平板。
Sห้องสมุดไป่ตู้
L1 G1 d G2 L2
P 法布里－珀罗干涉仪简图 法布里－
实际仪器中， 实际仪器中，两块楔形板分别安装在可调的 框架内， 框架内，通过微调细丝保证两内表面严格平 行；接近光源的一块板可以在精密导轨上移 以改变空气层的厚度。若用固定隔圈 固定隔圈把 动，以改变空气层的厚度。若用固定隔圈把 两板的距离固定则称为F－P标准具 标准具。 两板的距离固定则称为F－P标准具。 干涉仪用扩展光源发出的发散光束照明， 干涉仪用扩展光源发出的发散光束照明，如 图所示，在透镜L 图所示，在透镜 2焦平面上将形成一系列很 等倾亮条纹。 窄的等倾亮条纹 窄的等倾亮条纹。
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实验原理 ——两玻璃板间距离
入射角
镀高反射膜 镀高反射膜
由公式 =2ndcos=mλ，对
于某一入射角 产生的的干涉条
G1
纹，当d改变时，其干涉条纹的级 数也会发生变化。
d初始值取1mm左右。
G2
会聚透镜 L
接收屏
7
实验内容
1、调节F-P干涉仪
调节过程中切勿使两镜相碰。
转动预置螺旋， 目测Gl和G2两个镜 面相距约1mm 。
入射角
镀高反射膜 镀高反射膜
G1 G2
会聚透镜 L
接收屏
要达到薄膜干涉条件， 必须使两玻璃板严格平行。
当不平行时，入射角为
的入射光，在两玻璃板间 多次反射，相当于多个点 光源以不同角度入射。
当入射光是点光源时， 可以根据出射光在接受屏 上的图象来判断两玻璃板 是否平行。
思考：如何调节和判断两玻璃板平行？
法布里玻罗干涉仪 产生的干涉条纹
迈克尔逊干涉仪 产生的干涉条纹
10
3、测定钠黄双线的波长差
（1）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。
根据原理推导：钠双 黄线的波长差用以下公式 计算：
பைடு நூலகம்
1
2
12
2d2
d1
其中 12 可为 2m 二波长平 均值的平方。对钠黄双线，
可取（589．3nm)2
2、为什么选择一套干涉环恰好夹在另一套干 涉环中间时记录数据？
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实验一、F-P干涉仪测量钠 黄双线波长差
1
实验目的
了解 F-P干涉仪的结构，掌握调节与使用FP干涉仪的方法； 用F-P干涉仪测定钠黄双钠线的波长差。
实验仪器和装置 F-P干涉仪、测微目镜、 凸透镜、 低压钠 灯、毛玻璃、灯窗挡板
2
F-P干涉仪的应用
F-P干涉仪在光学中一直起着重要 的作用。它始终是波长的精密测量、 光谱线精细结构的研究以及长度计量 的有效工具，同时它还是激光共振腔 的基本构型。
3
实验原理 ——单色光薄膜干涉原理
单色点光源以入射角 照射到平行板上，透射光是许多透过
平板的平行光束的叠加，相邻光束的光程差
=2ndcos
入射角
: 单色光的入射角
镀高反射膜 镀高反射膜
G1
d : G1和G2之间的距离
G2
n: 介质折射率（空气，n=1）
会聚透镜 L
透射光的加强条件为：
=mλ
接收屏
m : 干涉条纹的级数 λ : 入射光的波长
4
实验原理 ——入射角
入射角
镀高反射膜 镀高反射膜
G1 G2
会聚透镜 L
由公式 =2ndcos，
当d一定时，所有入射角为
的入射光，其形成的干 涉条纹为一圆环，所有的
形成一系列圆环干涉条纹。
干涉形成明暗相间的圆环
接收屏
思考：如何使入射角多样化？
5
实验原理 ——两玻璃板平行问题
11
（2）在移动动镜改变G1和G2距离的过程中，可以发现，在某长度 上，这两套干涉环会重叠起来，而在另一长度上，一套干涉环恰好夹 在另一套干涉环中间。随着动镜逐渐移开，两个环系也逐渐分开，直 到一环系恰好位于另一环系中间时，记下测微螺旋读数Ｄl，继续移 远动镜，两个环系经过重合又分开，当一环系再次恰好位于另一环系 中间位置时，记下测微螺旋读数Ｄ2。重复三次。
加入灯窗挡板， 将光源变为点光源
垂
调节镜面平行
直
调
节
水平调节
8
实验内容
2、观察多光束干涉条纹
调节过程中切勿使两镜相碰。不要调节F-P 干涉仪后面一个镜面，以免影响观察现象。
形成放大的像
取下灯窗挡板，插入毛玻璃片形成面光源，通过 小型显微镜观察干涉条纹。
9
从该系统的轴向观察到一系列明亮细锐 的多光束干涉圆环。经过更细致的调节，当 干涉环不随眼睛的移动发生直径大小的变化， 表明两个镜面已经严格平行了。
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。
14
思考题
1、法布里——玻罗干涉仪与迈克尔逊干涉仪 干涉图样有什么样不同？哪个的精度更高 些？为什么？
两环互相居 中测量D1
两环相互靠近
两环再次居 中测量D2
注意：由于实验测得的D1、D2并不是真正G1、G2距离。
实际上d2-d1=(D2-D1)/K;
K=20或50
12
数据记录及处理
D1
D2
D2-D1 d2-d1
第一组
第二组
第三组
平均值| d2-d1|
代入公式计算出钠双线波长差：
13
实验注意事项