物理光學教程課件光的干涉

物理光學教程課件光的干涉第1頁，共26頁，2023年，2月20日，星期六第三章光的干涉第2頁，共26頁，2023年，2月20日，星期六多光束干涉分振幅多光束干涉界面反射率Ir1Ir2Ir3Ir4It1It2It3It40.04（未鍍膜）0.040.0376×10-59×10-80.921.5×10-52.4×10-63.8×10-90.9（鍍高反膜）0.99×10-37.3×10-55.9×10-50.018.1×10-56.6×10-55.3×10-5第3頁，共26頁，2023年，2月20日，星期六平行平板的多光束干涉平行平板分光裝置陸末—蓋爾克板第4頁，共26頁，2023年，2月20日，星期六平行平板的多光束干涉平行平板多光束干涉位相差相鄰兩束透射光之間的光程差對應的位相差對于多光束干涉，要求各相干光束強度相近，還必須保證相鄰相干光束之間位相差為常數(shù)第5頁，共26頁，2023年，2月20日，星期六平行平板的多光束干涉多光束干涉的強度分布設第一束透射光復振幅為a1，初位相為0，光波在平板兩內表面間反射系數(shù)為r，相鄰相干光束之間位相差為定域面上合振幅第6頁，共26頁，2023年，2月20日，星期六平行平板的多光束干涉多光束干涉的強度分布干涉場強度反射光束干涉強度第7頁，共26頁，2023年，2月20日，星期六平行平板的多光束干涉多光束干涉的強度分布ρ越大，亮紋越銳ρ越大，暗紋越銳第8頁，共26頁，2023年，2月20日，星期六平行平板的多光束干涉相輻矢量法解釋多光束干涉多光束干涉強度是Δφ的周期函數(shù)，周期為2πN束光干涉時，Δφ=2kπ時，合矢量是每束光相輻矢量的N倍，合強度是每束光強度的N2倍Δφ=2kπ+2π/N時，合矢量和合強度第一次下降為0，2π/N代表了多光束干涉亮紋的位相寬度第9頁，共26頁，2023年，2月20日，星期六分振幅多光束干涉裝置法布里—珀羅干涉儀兩板間距離固定，則稱為法—珀標準具第10頁，共26頁，2023年，2月20日，星期六法布里—珀羅干涉儀干涉強度分布規(guī)律亮暗紋條件和強度亮紋條件亮紋強度暗紋條件暗紋強度反射率越趨近于1，ITm趨近于0，干涉條紋反襯度趨近于1第11頁，共26頁，2023年，2月20日，星期六法布里—珀羅干涉儀干涉強度分布規(guī)律亮紋位置和間距（用角坐標表示）第m級亮紋角半徑i=0對應的視場中心處有最大干涉級入射角i較小時候，任意i角處的m(i)第N條和第N+1條亮紋角半徑和角間距分別為亮紋序號第12頁，共26頁，2023年，2月20日，星期六法布里—珀羅干涉儀干涉強度分布規(guī)律亮紋寬度：亮紋中心兩側強度降低為最大強度一半的兩點之間的間隔，常用表示，稱為亮紋的位相寬度可求得b遠小于2，近似有描述亮紋寬窄，可采用細度的概念（亮紋相對寬度的倒數(shù)）反射率越接近1，b越小，亮紋越細第13頁，共26頁，2023年，2月20日，星期六法布里—珀羅干涉儀應用法珀的光譜分析應用測量波長實際測量中，移動F-P中靠近光源的平板，改變F-P中空氣平板厚度，同時觀察視場中干涉級的變化，根據(jù)視場中心附近干涉級變化測量波長第14頁，共26頁，2023年，2月20日，星期六法布里—珀羅干涉儀應用研究光源的光譜精細結構第15頁，共26頁，2023年，2月20日，星期六法布里—珀羅干涉儀應用法珀的光譜分析應用分析光譜精細結構（分光性能參數(shù)）色散分辨本領色散范圍第16頁，共26頁，2023年，2月20日，星期六法布里—珀羅干涉儀應用色散：分光元件將光源中不同波長成分在空間分開程度的量度，通常用“角色散”或“線色散”表示角色散：使具有單位波長差的兩光譜成分在空間分開的角度在波長附近，波長差為d的兩種光波的第m級主亮紋在空間分開的角度線色散：使具有單位波長差的兩光譜成分在觀察面上分開的線距離減小空氣層厚度和增大干涉級m，是增大法珀干涉儀色散的主要途徑第17頁，共26頁，2023年，2月20日，星期六法布里—珀羅干涉儀應用分辨本領：表征儀器能分辨波長差多小的兩種光譜成分的能力，是光譜儀器的主要參數(shù)第18頁，共26頁，2023年，2月20日，星期六法布里—珀羅干涉儀應用分辨本領：表征儀器能分辨波長差多小的兩種光譜成分的能力，是光譜儀器的主要參數(shù)確定最小可分辨波長差的判據(jù)：|i|>|i|時，兩亮紋和強度曲線有兩個峰值，容易分辨|i|=|i|時，合強度曲線中心凹陷消失，成為近似平頂分布，這種情況認為剛剛能夠分辨兩個靠近主亮紋的臨界狀態(tài)將|i|=|i|作為法珀干涉儀的分辨判據(jù)，可求出最小可分辨波長差法珀干涉儀的分辨本領第19頁，共26頁，2023年，2月20日，星期六法布里—珀羅干涉儀應用色散范圍：自由光譜區(qū)的最大寬度，表示各級主亮紋在空間剛好不發(fā)生交叉重疊的光源光譜范圍法珀的色散范圍各級主亮紋剛好不發(fā)生交叉的條件：同一級主亮紋的最大帶寬剛好等于平均波長成分的亮紋間距。即長波成分的第m級主亮紋剛好與短波成分的第m+1級主亮紋重疊第20頁，共26頁，2023年，2月20日，星期六法布里—珀羅干涉儀應用干涉濾光片干涉濾光片透射光波的光譜是一種溝槽光譜第21頁，共26頁，2023年，2月20日，星期六法布里—珀羅干涉儀應用干涉濾光片性能參數(shù)透射中心波長透射光譜半寬度峰值透射率透射中心波長可能不止一個以上公式為正入射情況，思考：如果光波斜入射，上述參數(shù)有何變化？第22頁，共26頁，2023年，2月20日，星期六干涉習題（2004考研）圖為干涉濾光片示意圖，其中B1和B2為玻璃片基，F(xiàn)1和F2為高反射膜，A是折射率為n，厚度為d的透明介質薄膜。解釋此干涉濾光片的作用和工作原理；推導取得強度極大值的透射光波的波長

N所滿足的條件；設透明介質的材料為氟化鎂，n=1.38，要求=550nm的綠光基本無衰減地通過干涉濾光片，求介質膜A的最小厚度dmin。B1F2F1AB2第23頁，共26頁，2023年，2月20日，星期六干涉習題FP標準具的間距h=1cm，標準具放置在兩個焦距同為f=15cm的透鏡L1

和L2

之間，光源是波長λ=0.49μm的單色擴展光源，光源直徑d=1cm，位于L1

的前焦面，觀察屏位于L