【doc】钠黄光双线波长差的测定

【doc】钠黄光双线波长差的测定 钠黄光双线波长差的测定 618卷第1喃99年1月大学 o0L【工GE 物理PHYsJCS.18No.1 Jan1999 钠黄光双线波长差的测定 冯尚申 (台州师范专科学校物理系.浙江临海317000) _2, 摘要舟绍了用可变长度法布里一珀罗标准具测定钠黄光3P能级的精细结构的方 法及注意事项 关键词 分类号 钠黄光双线;波长差;F—P标准具 我们卉绍在迈克耳孙干涉仪上换上法布里一珀罗(以 下简称F—P)标准具来测量钠黄光双线波长差的实验方 法及注意事项.由于F—P标准具是迈克耳孙干涉仪的附 件,不需要什幺投资;另一方面.该实验调节有一定的难 度,所以,该实验作为一般院校近代物理实验的扩展和师 专物理专业的毕业实践都是一个比较好的选. 1测?仪嚣殛布置 所用的仪器是WSW100迈克耳孙干涉仪及其 附件F—P标准具和望远镜(杭州光仪厂),焦距为1O an左右的会聚透镜及支架,钠光灯(GP20Na型),He— Ne激光器,升降台等仪器布置如图1所示 s为钠光灯,L为告聚透镜.G,G为F—P标准具的 两镀银反射镜,T为望远镜 图l仪器布置 2测量方法与公式 当仪器调节好后,用T观察时.波长为5890A与 5896A的两套条纹同时出现.标准具在某些长度上 (可用测徽螺旋移动其中一十的反射镜来改变长度). 这两套干涉环重叠在一起;在另一些长度上,波长为 5890A的环刚好夷在波长为5896A两环的中间.实 验时,条纹是否完全重叠,很难判断准确,但这一居中 位置可以判断得相当准确而它们所用的公式具有相 收穑日期:1997—1118;修回日期:199806—12 同的形式,现推导如下. 设两套干涉条纹重叠时,两甓同距离为f,对应波 长为^I的级数为k1;对应波长为2的级数为k+n 级.改变两镜间距,当再次重叠时间距为,,对应^的 级数为km级;对应^2的级数为km+1级, 则有下列方程: 2tI=从I(1) 2tI=(+n)^2(2) 2t2=(k+)(3) 2t2=(k+n+m+1)2(4) 由式(3),(1)得 2'At=n1(5) 式中At=lt2t1}.由式(4),(2)得 2.At=(m+1)^2(6) 由式(5),(6)消去m得 2z-牿一盖 令?:I^一^I,:,则得 A(7) 当的条纹夹在:的条纹正中时,对应^的条 纹为量级;对应2的条纹为k+1/2级,当再次夷 在正中时,对应l的条纹为m级;对应^2的条 纹为kn+m+3/2级,则有 2t1=l(8) 2tl=(+n+1/2)a2(9) 2t2=(k+m)^1(10) 2t2=(k+n+m+3/2)2(11) 第1期冯尚申:钠黄光双线嫂长差的测定 由式(1O),(8)得 2.At=- 由式(11),(9)得 7{一I2?At=十1)a3 式』3)去m得 =一 (12) (13) 比较式(7)与(14)可知它们具有相同的计算公式.由此可 知,无论通过哪种方法,只要测出血就可求出从采用重 叠条纹法,能观察到较多的重复次数,但精度不高;而采用 条纹相问的办法,测量的蒎数较少,但可提高精度. I,..,I 3法布里一珀罗干涉仪的调节 l' 1)把近克耳孙干涉仪上的反射镜及平行镜章掉, 换上镀银的反射镜,用望远镜代替磨砂玻璃屏,组成可 变长度F—P干涉仪. 2)用激光调节F—P干涉仪两内镜面问的平行. 先调节干涉仪的底脚螺壁,使两反射回的光点中最亮 的点与激光出射点重台,这时G的镀银面与激光束方 向垂直.再通过望远镜看光点,调节的倾斜螺丝,使 所有光点重叠此时两镜严格平行,并可以看到很锐的 干涉条纹 3)换上钠灯,调节高度使之与F—P基本等高,在 光谭与F—P间放上一块会聚透镜,并使光源的像平面 在G上(像平面比反射面小).此透镜有2十作用: 一 是会聚光束,以增加干涉条纹的光强:二是作光阐 用.以免杂散光从反射镜边缘通过,造成背景太亮. 4)开始时,使两反射镜间距尽量调到1?In以内,此 时一般就能看到干涉条纹,调节望远镜的角度(左,右,上, 下)使圆心在望远镜叉丝中心,并使条纹最清晰. 5)先观察两套条纹重叠,分开,重叠的整十过程, 做到心中有数,然后调到最低级次,开始测量?,代人 式(7)求甑. 4实验注意事项 1)由于钠光灯整流器的振动,对于干涉条纹清晰度 裹1 一 实验桌上 如果用激光 上钠灯,也不 会出现干涉条纹. 3)以两镜间距从小到大调节为宜否则调节时易 使两镀银面相碰. 4)测量时应向同一个方向旋转,以免产生螺瞎c误差. 5)欲求得准确的测量值,最好使5890A的干涉 条纹夹在5896A的条纹正中时为始末点来测量. 5实验结果 实验结果如表1由表可知五=5.958A 笔者认为该实验对提高学生动手能力和科研能力 都有较好的散果. 1 ,??nt2/rrant3,nmt4]rrant5,nmt6,?皿()()() O.O3811O318O62160O913O112呻67149480O29143O291830凹107 取i=5893A卧膻595859505965 6参考文献 1王赢棣.柴玉瑛,邱尔暗等物理实验天津:天津大学出版 AM匝ASU刚EM匝NToFWAV耻NGTHDI匝RENCE 0FS0DIUMYELLoWDOUBLELINE FengShangshen (De~elltofPh,TaizbouTeachersCollege,Linhai,Z}1日iar.g,317000,China) AbstractAstudentexperimentOnn抡a??ment0fthesodiumyellowlightfine—structuresplit— tings0f3penergylevelusingFabry—Perotetalonisdescribed. Keywordss.diumyellow&~ubleline;wavelengthdifference;Fabry-Pemtetal0n 1 ,: , , ,/" 7,