物理光學(xué)第四章課件

1、 第四章 多光束干涉與光學(xué)薄膜 上一章在討論平板的干涉時，僅僅討論了最先出射的兩光束的干涉問題，這是在特定條件下采取的一種近似處理方法。事實上，光束在平板內(nèi)經(jīng)過多次的反射和透射，嚴格地說，干涉是一種多光束干涉。多光束干涉與兩光束干涉相比，干涉條紋更加精細，利用多光束干涉原理制造的干涉儀是最精密的光學(xué)測量儀器，多光束干涉原理在現(xiàn)代激光技術(shù)和光學(xué)薄膜技術(shù)中也有著重要的應(yīng)用。4.1 平行平板的多光束干涉n若平行平板的反射率很低，則Er1、 Er2的強度接近， Er3、 Er4的光強與前兩束相差較大。因此考慮反射光的干涉時，只考慮前兩束光的干涉可以得到很好的近似。若平行平板的反射率較高，則除Er1外，

2、其余反射光的強度相差不大，因此必須考慮多光束干涉。4.1.1 干涉場的強度公式n由圖中可知，平板下表面出射的相鄰兩束透射光的光程差均為n0n0這實際上是一種等傾干涉。定域面在無窮遠處。4.1.1 干涉場的強度公式nABCDd設(shè)平板表面的反射系數(shù)為r，第一束透射光的初相為0，第一束透射光的復(fù)振幅為：設(shè)相鄰?fù)干涔獾奈幌嗖顬椋瑒t4.1.1 干涉場的強度公式nABCDd在無窮遠定域面上的合振幅：由于反射系數(shù)：4.1.1 干涉場的強度公式干涉場強度：設(shè)入射光強為I0，平板表面的反射率為：第一束透射光的強度：4.1.2 多光束干涉圖樣的特點為討論方便起見，引入精細度系數(shù) F：則：4.1.2 多光束干涉圖樣

3、的特點由能量守恒：得：此二式就是反射光和透射光的干涉場強度公式，通常稱為愛里公式。4.1.2 多光束干涉圖樣的特點1. 反射光、透射光的干涉條紋互補；2. 干涉條紋的明暗和光強值由位相差決定。4.1.2 多光束干涉圖樣的特點反射率R決定著干涉圖樣中亮暗條紋的對比度和銳度。4.1.3 干涉條紋的銳度條紋的銳度表示條紋的明銳程度，它用條紋的位相差半寬度，即條紋中光強為峰值的一半時強度曲線上對應(yīng)的兩點間的位相差表示。ItI02mI0/2當R1時，條紋的精細度將趨于無窮大。實際中多光束干涉用于精密測量和光譜分析。4.1.2 干涉條紋的銳度4. 2 法布里-珀羅干涉儀dL1SG1G2L2P法布里珀羅干涉

4、儀簡圖FP干涉儀由兩塊略帶楔角的玻璃或石英板構(gòu)成。如圖所示，兩板外表面為傾斜，使其中的反射光偏離透射光的觀察范圍，以免干擾。兩板的內(nèi)表面平行，并鍍有高反射率膜層，組成一個具有高反射率表面的空氣層平行平板。4. 2 法布里-珀羅干涉儀干涉儀用擴展光源發(fā)出的發(fā)散光束照明，如圖所示，在透鏡L2焦平面上將形成一系列很窄的等傾亮條紋。dL1SG1G2L2P法布里珀羅干涉儀簡圖實際儀器中，兩塊楔形板分別安裝在可調(diào)的框架內(nèi)，通過微調(diào)細絲保證兩內(nèi)表面嚴格平行；接近光源的一塊板可以在精密導(dǎo)軌上移動，以改變空氣層的厚度。若用固定隔圈把兩板的距離固定則稱為FP標準具。4.2.1 干涉條紋分布規(guī)律4. 2 法布里-珀羅干涉儀1 亮暗條紋條件和強度亮紋條件和強度：暗紋條件和強度：當反射率R趨近于1時，4.2.1 干涉條紋分布規(guī)律4. 2 法布里-珀羅干涉儀4.2.1 干涉條紋分布規(guī)律4. 2 法布里-珀羅干涉儀2 干涉圖樣FP干涉儀產(chǎn)生的是等傾條紋。4.2.2 F-P干涉儀的應(yīng)用1.研究光譜的精細結(jié)構(gòu)常用來測量波長相差很小的兩條光譜線的波長差，即光譜學(xué)中的超精細結(jié)構(gòu)。若光源含有兩個波長非常接近