《分振幅干涉》ppt課件

1、為了獲得較高的對比度，分波面干涉對于光源的尺寸和干涉孔為了獲得較高的對比度，分波面干涉對于光源的尺寸和干涉孔徑角有嚴(yán)厲的限制。徑角有嚴(yán)厲的限制。這使得：這使得：1.光源選擇更加困難。光源選擇更加困難。2.很難在干涉安裝中引入被丈量。很難在干涉安裝中引入被丈量。因此多數(shù)干涉儀器采用分振幅方法，優(yōu)點在于：因此多數(shù)干涉儀器采用分振幅方法，優(yōu)點在于：1.可以運用擴展光源?？梢赃\用擴展光源。2.方便地引入被丈量。方便地引入被丈量。采用單色擴展光源時，楊氏干涉條紋的對比度：采用單色擴展光源時，楊氏干涉條紋的對比度：lndbKsinc對比度對比度V不隨調(diào)查點變化，我們把這種對比度不隨調(diào)查不隨調(diào)查點變化，我們

2、把這種對比度不隨調(diào)查點位置變化的干涉條紋稱為非定域條紋。點位置變化的干涉條紋稱為非定域條紋。而對于分振幅干涉，采用擴展光源時，條紋的對比度將隨著調(diào)而對于分振幅干涉，采用擴展光源時，條紋的對比度將隨著調(diào)查點的位置而改動。這種對比度于調(diào)查點的位置有關(guān)的干涉條查點的位置而改動。這種對比度于調(diào)查點的位置有關(guān)的干涉條紋稱為定域條紋。紋稱為定域條紋。對比度最大的察看面叫做定域面。對比度最大的察看面叫做定域面。以平行平板為例，以平行平板為例，BASSASBMMAMBP這樣，點源這樣，點源M產(chǎn)生的兩束反射光的干涉，可以看作是虛點源產(chǎn)生的兩束反射光的干涉，可以看作是虛點源MA和和MB發(fā)出的兩個球面波的干涉。發(fā)出

3、的兩個球面波的干涉。干涉條紋是以干涉條紋是以M為圓心的一系列同心圓。為圓心的一系列同心圓。B ASSASBMMAMBPMNNNANB點源點源N所產(chǎn)生的干涉條紋是以所產(chǎn)生的干涉條紋是以N為圓心的一系列同心為圓心的一系列同心圓。圓。光源上不同點產(chǎn)生的條紋彼此錯開，條紋對比度下降。光源上不同點產(chǎn)生的條紋彼此錯開，條紋對比度下降。2222221222xyzdDD令令x=x0，那么得到垂直，那么得到垂直x軸屏上軸屏上的同心圓方程：的同心圓方程：22202221222yzxdDD令令D分別為分別為m和和m+1，可得相鄰圓的半徑之差條紋間距：，可得相鄰圓的半徑之差條紋間距：220022xxenrdndxy

4、當(dāng)屏與平行平板較近當(dāng)屏與平行平板較近x0較小時，條紋間距較小。較小時，條紋間距較小。而不同點源產(chǎn)生的干涉條紋彼此錯開的間隔等于點源之間的而不同點源產(chǎn)生的干涉條紋彼此錯開的間隔等于點源之間的間隔。那么當(dāng)間隔。那么當(dāng)x0變化時，此間距不變。變化時，此間距不變。因此，對于調(diào)查點因此，對于調(diào)查點P來說，來說， x0較小時，相疊加的各組條紋干較小時，相疊加的各組條紋干涉級差比較大，條紋對比度低。涉級差比較大，條紋對比度低。反過來，當(dāng)屏與平行平板較遠(yuǎn)反過來，當(dāng)屏與平行平板較遠(yuǎn)x0較大時，條紋對比度高。較大時，條紋對比度高。220022xxenrdndxy 察看面位于無窮遠(yuǎn)時，各組圓環(huán)完全重合，V不受光源影

5、響，一直為1理想定域面進(jìn)而，當(dāng)屏與平行平板無窮遠(yuǎn)時，條紋間距無窮大，條紋完全進(jìn)而，當(dāng)屏與平行平板無窮遠(yuǎn)時，條紋間距無窮大，條紋完全重合，條紋對比度為重合，條紋對比度為1。BASSASBMMAMBf確定干涉條紋定域面的方法：確定干涉條紋定域面的方法：定域面是干涉條紋反襯度定域面是干涉條紋反襯度V最大的調(diào)查點的集合。最大的調(diào)查點的集合。x，y思索干涉場中恣意一點思索干涉場中恣意一點P，P處的強度是光源上各點在處的強度是光源上各點在P點點各自產(chǎn)生的干涉強度相疊加；由于光源上各點到各自產(chǎn)生的干涉強度相疊加；由于光源上各點到P點的光程點的光程差不同，所以它們在差不同，所以它們在P點的干涉級差就不同干涉場

6、中條紋點的干涉級差就不同干涉場中條紋彼此錯開。彼此錯開。因此，對比度大的那些點就是干涉級差比較小的那些點，即因此，對比度大的那些點就是干涉級差比較小的那些點，即,xyDD取極小值的那些點。取極小值的那些點。下面引見一種確定定域面的比較簡單的近似方法。下面引見一種確定定域面的比較簡單的近似方法。即定域面由即定域面由=0決議。決議。理想定域面是一切對應(yīng)零干涉孔徑角察看點的集合理想定域面是一切對應(yīng)零干涉孔徑角察看點的集合即同一入射線分出的兩光線的交點是定域面上的點。即同一入射線分出的兩光線的交點是定域面上的點。Sn2tE0E1rE2rE3rE1tE在不鍍膜的情況下，只在不鍍膜的情況下，只需需Er1和

7、和Er2比較接近，比較接近，可以產(chǎn)生對比度較高的可以產(chǎn)生對比度較高的雙光束干涉條紋。雙光束干涉條紋。在鍍高反膜的情況下，除在鍍高反膜的情況下，除Er1外，其他反射光和透射光強度外，其他反射光和透射光強度比較接近，可以產(chǎn)生對比度較比較接近，可以產(chǎn)生對比度較高的多光束干涉條紋。高的多光束干涉條紋。此時定域面是理想定域面，所以可以運用擴展光源；定此時定域面是理想定域面，所以可以運用擴展光源；定域面在無窮遠(yuǎn)處，在透鏡的后焦面上察看條紋。域面在無窮遠(yuǎn)處，在透鏡的后焦面上察看條紋。界面反射率Ir1Ir2Ir3Ir4It1It2It3It40.04未鍍膜0.040.037610-5910-80.921.51

8、0-52.410-63.810-90.9鍍高反膜0.9910-37.310-55.910-50.018.110-56.610-55.310-5cos12K1.平行平板的光程差及等傾條紋平行平板的光程差及等傾條紋hnnn 211ABCNn ABBCn AND分析干涉場強度，首先分析干涉場強度，首先要計算兩束光的光程差。要計算兩束光的光程差。22cosnh22212 sinhnn思索到半波損失，兩束思索到半波損失，兩束反射光的相位差：反射光的相位差：22214 sinhnn將位相差代入式將位相差代入式:)cos(2)(2121IIIIrI即可求得干涉場強度分布。即可求得干涉場強度分布。等強度線即等

9、相位差線，也即等光程差線。等強度線即等相位差線，也即等光程差線。22cosnhD等光程差就是等傾角。等光程差就是等傾角。Equal inclination interference iiii等傾干涉等傾干涉Shown as the fig.rthin filmlensea broad source“1“2“3“4two rays“1、“2are not coherent light!iscreeni ii irConclusion：1the same i-angle corresponds to same grade of interference (equal inclination int

10、erference等傾干等傾干涉涉) 。2the smaller i-angle is, the greater optical path difference is, and the higher k is. k1k等傾條紋的外形與察看方式有關(guān)。等傾條紋的外形與察看方式有關(guān)。 假設(shè)透鏡焦平面與平板平行，等傾條紋是一組同心圓，假設(shè)透鏡焦平面與平板平行，等傾條紋是一組同心圓，圓心位于透鏡焦點。這種條紋稱為海定格條紋。圓心位于透鏡焦點。這種條紋稱為海定格條紋。 等傾條紋的干涉級等傾條紋的干涉級由由(3.61)式可見，愈接近等傾圓環(huán)中心，其相應(yīng)的入射光線的式可見，愈接近等傾圓環(huán)中心，其相應(yīng)的入射光線

11、的角度角度2愈小，光程差愈大，干涉條紋級數(shù)愈高。偏離圓環(huán)中愈小，光程差愈大，干涉條紋級數(shù)愈高。偏離圓環(huán)中心愈遠(yuǎn)，干涉條紋級數(shù)愈小是等傾圓環(huán)的重要特征。心愈遠(yuǎn)，干涉條紋級數(shù)愈小是等傾圓環(huán)的重要特征。設(shè)中心點的干涉級數(shù)為設(shè)中心點的干涉級數(shù)為m0， 由由(3.61)式有式有 022nhm通常，通常，m0不一定是整數(shù)，即中心未必是最亮點，故經(jīng)常把不一定是整數(shù)，即中心未必是最亮點，故經(jīng)常把m0寫成寫成 01mmq即：即： 0212nhm其中，其中，m1是靠中心最近的亮條紋的級數(shù)是靠中心最近的亮條紋的級數(shù)(整數(shù)整數(shù))， 0q1。 等傾亮圓環(huán)的半徑。等傾亮圓環(huán)的半徑。由中心向外計算，第由中心向外計算，第N個

12、亮環(huán)的干涉級數(shù)為個亮環(huán)的干涉級數(shù)為m1-(N-1)，該，該亮環(huán)的張角為亮環(huán)的張角為1N，它可由，它可由 )1(2cos212NmnhN與折射定律與折射定律nsin1N=n sin2N確定。將確定。將(3.63)式與式與(3.64)式相減，式相減， 得到得到 22(1cos)(1)NnhNq 普通情況下，普通情況下，1N和和2N都很小，近似有都很小，近似有nn1N/2N， ， 因此由上式可得因此由上式可得 2212211cos/ 22NNNnn111NnNqnh 相應(yīng)第相應(yīng)第N條亮紋的半徑條亮紋的半徑rN為為 NNNffr11tan式中式中f為透鏡焦距，所以為透鏡焦距，所以 11NnrfNqnh

13、 由此可見，較厚的平行平板產(chǎn)生的等傾干涉圓環(huán)，其半徑要比由此可見，較厚的平行平板產(chǎn)生的等傾干涉圓環(huán)，其半徑要比較薄的平板產(chǎn)生的圓環(huán)半徑小。較薄的平板產(chǎn)生的圓環(huán)半徑小。 等傾圓環(huán)相鄰條紋的間距等傾圓環(huán)相鄰條紋的間距12 (1)NNNfnerrnh Nq 該式闡明，愈向邊緣該式闡明，愈向邊緣(N愈大愈大)， 條紋愈密。條紋愈密。 角寬度角寬度 11/2 (1)nefnh Nq 思索到思索到(3.65)式，式， 1212 nnh如圖如圖3.36所示，由光源所示，由光源S發(fā)出、透過平板和透鏡到達(dá)焦平面發(fā)出、透過平板和透鏡到達(dá)焦平面上上P點的兩支光，沒有附加半波損失，光程差為點的兩支光，沒有附加半波損失，光程差為22cosnhD它們在透鏡焦平面上同樣可以產(chǎn)生等傾干涉條紋。它們在透鏡焦平面上同樣可以產(chǎn)生等傾干涉條紋。 由于對應(yīng)于光源由于對應(yīng)于光源S發(fā)出的同一入射角的光束，經(jīng)平板產(chǎn)生發(fā)出的同一入射角的光束，經(jīng)平板產(chǎn)生的兩支