物理光学教程光的干涉幻灯片.ppt

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1、物理光学教程课件光的干涉第1页，共26页，编辑于2022年，星期日第三章 光的干涉第2页，共26页，编辑于2022年，星期日多光束干涉分振幅多光束干涉 界面反射率Ir1Ir2Ir3Ir4It1It2It3It40.04（未镀膜）0.040.037610-5910-80.921.510-52.410-63.810-90.9（镀高反膜）0.9910-37.310-55.910-50.018.110-56.610-55.310-5第3页，共26页，编辑于2022年，星期日平行平板的多光束干涉平行平板分光装置陆末盖尔克板第4页，共26页，编辑于2022年，星期日平行平板的多光束干涉平行平板多光束干涉位

2、相差相邻两束透射光之间的光程差对应的位相差对于多光束干涉，要求各相干光束强度相近，还必须保证相邻相干光束之间位相差为常数第5页，共26页，编辑于2022年，星期日平行平板的多光束干涉多光束干涉的强度分布设第一束透射光复振幅为a1，初位相为0，光波在平板两内表面间反射系数为r，相邻相干光束之间位相差为定域面上合振幅第6页，共26页，编辑于2022年，星期日平行平板的多光束干涉多光束干涉的强度分布干涉场强度反射光束干涉强度第7页，共26页，编辑于2022年，星期日平行平板的多光束干涉多光束干涉的强度分布越大，亮纹越锐越大，暗纹越锐第8页，共26页，编辑于2022年，星期日平行平板的多光束干涉相辐矢

3、量法解释多光束干涉多光束干涉强度是的周期函数，周期为2N束光干涉时，=2k时，合矢量是每束光相辐矢量的N倍，合强度是每束光强度的N2倍=2k+2/N时，合矢量和合强度第一次下降为0，2/N代表了多光束干涉亮纹的位相宽度第9页，共26页，编辑于2022年，星期日分振幅多光束干涉装置法布里珀罗干涉仪两板间距离固定，则称为法珀标准具第10页，共26页，编辑于2022年，星期日法布里珀罗干涉仪干涉强度分布规律亮暗纹条件和强度亮纹条件亮纹强度暗纹条件暗纹强度反射率越趋近于1，ITm趋近于0，干涉条纹反衬度趋近于1第11页，共26页，编辑于2022年，星期日法布里珀罗干涉仪干涉强度分布规律亮纹位置和间距（

4、用角坐标表示）第m级亮纹角半径i=0对应的视场中心处有最大干涉级入射角i较小时候，任意i角处的m(i)第N条和第N+1条亮纹角半径和角间距分别为亮纹序号第12页，共26页，编辑于2022年，星期日法布里珀罗干涉仪干涉强度分布规律亮纹宽度：亮纹中心两侧强度降低为最大强度一半的两点之间的间隔，常用表示，称为亮纹的位相宽度可求得b远小于2，近似有描述亮纹宽窄，可采用细度的概念（亮纹相对宽度的倒数）反射率越接近1，b越小，亮纹越细第13页，共26页，编辑于2022年，星期日法布里珀罗干涉仪应用法珀的光谱分析应用测量波长实际测量中，移动F-P中靠近光源的平板，改变F-P中空气平板厚度，同时观察视场中干涉

5、级的变化，根据视场中心附近干涉级变化测量波长第14页，共26页，编辑于2022年，星期日法布里珀罗干涉仪应用研究光源的光谱精细结构第15页，共26页，编辑于2022年，星期日法布里珀罗干涉仪应用法珀的光谱分析应用分析光谱精细结构（分光性能参数）色散分辨本领色散范围第16页，共26页，编辑于2022年，星期日法布里珀罗干涉仪应用色散：分光元件将光源中不同波长成分在空间分开程度的量度，通常用“角色散”或“线色散”表示角色散：使具有单位波长差的两光谱成分在空间分开的角度在波长附近，波长差为d的两种光波的第m级主亮纹在空间分开的角度线色散：使具有单位波长差的两光谱成分在观察面上分开的线距离减小空气层厚

6、度和增大干涉级m，是增大法珀干涉仪色散的主要途径第17页，共26页，编辑于2022年，星期日法布里珀罗干涉仪应用分辨本领：表征仪器能分辨波长差多小的两种光谱成分的能力，是光谱仪器的主要参数第18页，共26页，编辑于2022年，星期日法布里珀罗干涉仪应用分辨本领：表征仪器能分辨波长差多小的两种光谱成分的能力，是光谱仪器的主要参数确定最小可分辨波长差的判据：|i|i|时，两亮纹和强度曲线有两个峰值，容易分辨|i|=|i|时，合强度曲线中心凹陷消失，成为近似平顶分布，这种情况认为刚刚能够分辨两个靠近主亮纹的临界状态将|i|=|i|作为法珀干涉仪的分辨判据，可求出最小可分辨波长差法珀干涉仪的分辨本领第

7、19页，共26页，编辑于2022年，星期日法布里珀罗干涉仪应用色散范围：自由光谱区的最大宽度，表示各级主亮纹在空间刚好不发生交叉重叠的光源光谱范围法珀的色散范围各级主亮纹刚好不发生交叉的条件：同一级主亮纹的最大带宽刚好等于平均波长成分的亮纹间距。即长波成分的第m级主亮纹刚好与短波成分的第m+1级主亮纹重叠第20页，共26页，编辑于2022年，星期日法布里珀罗干涉仪应用干涉滤光片干涉滤光片透射光波的光谱是一种沟槽光谱第21页，共26页，编辑于2022年，星期日法布里珀罗干涉仪应用干涉滤光片性能参数透射中心波长透射光谱半宽度峰值透射率透射中心波长可能不止一个以上公式为正入射情况，思考：如果光波斜入

8、射，上述参数有何变化？第22页，共26页，编辑于2022年，星期日干涉习题（2004考研）图为干涉滤光片示意图，其中考研）图为干涉滤光片示意图，其中B1和和B2为玻璃片基，为玻璃片基，F1和和F2为高反射膜，为高反射膜，A是折射率为是折射率为n，厚度为厚度为d的透明介质薄膜。的透明介质薄膜。(1)解释此干涉滤光片的作用和工作原理；解释此干涉滤光片的作用和工作原理；(2)推推导导取取得得强强度度极极大大值值的的透透射射光光波波的波长的波长 N所满足的条件；所满足的条件；(3)设设透透明明介介质质的的材材料料为为氟氟化化镁镁，n=1.38，要要求求 =550nm的的绿绿光光基基本本无无衰衰减减地地

9、通通过过干干涉涉滤滤光光片片，求求介介质膜质膜A的最小厚度的最小厚度dmin。B1F2F1AB2第23页，共26页，编辑于2022年，星期日干涉习题FP 标准具的间距标准具的间距h=1cm，标准具放置在两个焦距，标准具放置在两个焦距同为同为f=15cm 的透镜的透镜L1 和和L2 之间，光源是波长之间，光源是波长=0.49m 的单色扩展光源，光源直径的单色扩展光源，光源直径d=1cm，位，位于于L1 的前焦面，观察屏位于的前焦面，观察屏位于L2的后焦面。的后焦面。(1)求求观观察察屏屏中中心心的的干干涉涉级；级；(2)若若在在标标准准具具中中插插入入不不透透明明屏屏，挡挡住住标标准准具具的的一一半半，观观察察屏屏上上条条纹纹发发生生的的变变化。化。第24页，共26页，编辑于2022年，星期日角色散推导求导第25页，共26页，编辑于2022年，星期日条纹角宽度推导求导第26页，共26页，编辑于2022年，星期日