鈉黃雙線的波長差測量綜述

鈉黃雙線的波長差測量

試驗意義及說明低壓鈉燈因其光譜中的黃雙線波長差小而強度特殊大，常干脆作為單色光源運用。但是在用邁克耳孫干涉儀測波長試驗里，由于波長差約0.6mm的雙線影響，在干涉儀可移動反射鏡微動過程中，計量干涉條紋變更數(shù)目時，伴隨著干涉條紋可見度的起伏，而時間相干性可表述為輻射場中某點在不同時刻發(fā)生的光擾動之間的相位相關性，常用相干長度來衡量。本試驗應用邁克耳孫干涉儀對這兩個課題做初步探討。等傾干涉條紋的可見性周期性變更低壓鈉燈發(fā)出的黃光包括兩種波長相近的單色光(1=58965.930?，2=5889.963?)。這兩條光譜線是鈉原子從3P態(tài)躍遷到3S態(tài)的輻射，用擴展的鈉光燈照射邁克耳孫干涉儀得到的等傾干涉圓環(huán)是兩種單色光分別產(chǎn)生的干涉圖樣的疊加。若以d表示M1/、M2間距(參見邁克耳孫干涉儀原理圖)，則當2d=k(k=0,1,2，…)時，環(huán)中心是亮的，而當2d=(2k+1)(k=0,1,2,…)時，環(huán)中心是暗的，若接著移動M2，則當M1/，M2的間距增大到d1，且同時滿足2d1=k1(4—58)（1>2）(4—59)兩個條件時，因為1和2相差不大，1的各級暗環(huán)恰好與2的各級亮環(huán)重合(見圖5—1)條紋的可見度幾乎為0，難以分辨，繼續(xù)移動反射鏡，當M1/、M2間距增到d/1時，又使1和2的各亮環(huán)重合，條紋又清晰可見，隨著M2的繼續(xù)移動，當M1/、M2間距d2滿足(4—60)(4—61)時，條紋幾乎消失。由式(4—60)減去式(4—58)，式(4—61)減去式(4—59)得，當M1/、M2間距增加量△d滿足(4—62)(4—63)時，條紋的可見度出現(xiàn)上述一個周期的循環(huán)，式中△k為干涉條紋級次的增加量。由式(4—63)減去式(4—62)得(4—64)

圖5-1由式(4—62)得(4—65)由式(4—64)、(4—65)得(4—66)式中，是1、2的平均波長。實驗儀器邁克耳孫干涉儀、納光燈、毛玻璃片(帶格線)。實驗要求1．等頃干涉條紋的調節(jié)(1)在鈉光燈前覆蓋一片毛玻璃，即成擴展面光源。(2)旋轉粗調手輪，使M1、M2與分光板G的距離大致相等。(3)檢查兩個反射鏡后的調節(jié)螺絲，使其松緊適當，兩個微調拉簧螺絲取適中位置，留有雙向調節(jié)余量。(4)先后調節(jié)M1和M2鏡后的螺絲，使分別由兩個反射鏡反射的毛玻璃格子像相互接近、重合，直到出現(xiàn)干涉條紋(若條紋很模糊，轉動粗調手輪約半周即有改善。)，再用兩個拉簧螺絲仔細地調節(jié)M2鏡的方位，使干涉條紋變粗，曲率變大，把條紋的圓心調至視場中央，直到眼睛左右移動時環(huán)心處無明暗變化，M2與M1/即達到完全平行，出現(xiàn)清晰的等傾干涉條紋。2．測量鈉黃雙線的波長差(1)轉動粗調手輪，使M2鏡逐漸遠離分劃板，找到調紋變模糊位置，調好標尺的零位。用微調手輪繼續(xù)移動M2鏡，同時仔細觀察條紋，至條紋可見度最低時記下M2的位置，繼續(xù)加大