形成同心的干涉圆环，对出射角
的某一圆环，其直径为
，如图2-4所示，
。对于近中心的圆环，角很小，则
，得
和
。代入式（3.3）中得：
(2.4)
图2-4
由上式可见，级次
与圆环直径的平方成线性关系：即随着亮环直径的增大，圆环将越来越密集。
设入射光包含有两种波长
和
（
），同一级次对应着二个圆环，其直径各为
和
。代入式（3.4）中得
由波长差
。
(2.5)
式中
为常数，因而
正比于
。
我们将（2.4）式应用于单一波长
的相邻两级次（如为，
），设其直径为
和
，得：
两式相减
（2.6）
上式表示确定的
和
，对波长的光，任意相邻两环的直径平方差为一常数。也说明，任意相邻两环间的面积都相等。
将（2.6）式和近中心圆环的
式代入（2.5）式中得
（2.7）
上式为测量波长差的公式。等号左边为被测波长差与对应两环的直径平方差
之比，等号右边
值也表示了一个波长差，这个波长差所产生的二个圆环直径平差相当于相邻级次两环的直径平方差，我们称它为自由光谱范围
。即如果实验中被测的波长差>,将发生相邻级次的重叠。所以在使用法布里-珀罗标准具前，要计算一下它的自由光谱范围
，然后用预色散手段将光源发出的复合光分离出去不超出
的光，才能不致重叠。预色散手段一般采用单色仪、中小型摄谱仪或三棱镜等。如果光源发出的谱线不甚密集（如汞放电管），用滤光片滤掉其他谱线也是很简便的。
三、计算出电子的荷质比（
）
如以正常塞曼效应为例，其所他裂的波数差
，如换以波长差表示，则
。将它代入测量波长差的公式（2.7）中得
已知和
，从塞曼分裂的照片中测出各环直径，就可计算的值。
四、仪器组装
仪器组装如图2-5所示。将光源J置于电磁铁的磁极间，用消色差透镜Ll聚焦于法布里—珀罗标准具的中心附近，形成会聚光。为了获得单色光，放一个滤光片F。标准具所构成的干涉图象由消色差物镜L2成象在底片上进行拍摄。或用长焦(
图2-5
像机拍摄。如果用摄谱仪拍照，由L2成象在摄谱仪的入射狭缝S上。物镜L
成分和
成分。当观察塞曼效应时，可去掉物镜L2直接用望远镜进行观察。也可用读数望远镜直接测量圆环的直径而不必拍摄照片。在纵向观察时，将电磁铁转
，抽出磁极芯，于F—P标准具后放一块1／4波片，给圆偏振光以附加
位相差，使圆偏振光变成线偏振光，然后再用偏振片来鉴别左、右旋的圆偏振光。
五、实验步骤
1．计算出本实验所用的某一条光谱线的塞曼分裂。
2．已知标准具的间距，计算出自由光谱范围。并根据所用的光源，考虑用何种预色散手段为好。
3．调节好实验装置的光路共轴，再精细地调节标准具的三个螺丝，使两反射面严格平行。(调好的标准：观察者将眼睛上下左右移动去看干涉环，则干涉圆环不发生变形)。
4．用望远镜观察横向塞曼效应时，将磁场逐渐增加，看到分裂圆环的个数与理论计算是否相符。圆环的相对强度如何?加上偏振片后，如何鉴别成分和成分。
5．选好适当的B值进行拍摄。测量底片上圆环的直径，计算出的值。
6．将电磁铁旋转
，并抽出磁极芯，沿磁场方向观察纵效应。
【自检问题】
1．按观察的顺序记录并画出塞曼效应的分裂图象。
2．计算出微小波长差和电子的荷质比()的值。并与标准的荷质比值对比，找一找误差产生在什么地方?
附注一
从普列斯顿定则和龙格定则归纳出同一线系的各条谱线或不同元素所发生的同类线系的谱线，其塞曼效应具有相同的分裂。即塞曼分裂的图象只与产生某一条谱线的上下能级的原子态有关。因此，可以按不同的上下能级所产生的塞曼效应归纳成图2-6所示的塞曼分裂的图象。