高二物理竞赛多光束干涉和法布里－珀罗干涉仪课件.ppt

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1、第三章干涉装置和光场的时空相干性第三章干涉装置和光场的时空相干性1、多光束干涉和法布里珀罗干涉仪、多光束干涉和法布里珀罗干涉仪1多光束干涉的光强分布公式多光束干涉的光强分布公式1）求解多光束干涉问题的方法和步骤）求解多光束干涉问题的方法和步骤方法：方法：复振幅积分法复振幅积分法，步骤：，步骤：透射光的总复振幅和光强透射光的总复振幅和光强3）讨论）讨论（1）反射和透射干反射和透射干 涉图样互补。涉图样互补。（2）反透射光的极反透射光的极 值位置仅由值位置仅由 决定，与决定，与R无关。无关。透射光干涉花样中有很强的均匀背透射光干涉花样中有很强的均匀背景景 ，干涉花样的反衬度很小。，干涉花样的反衬度

2、很小。弱反射时弱反射时反射光主要是前两束光之间的干涉，反射光主要是前两束光之间的干涉，后几束光的影响可以忽略。后几束光的影响可以忽略。强反射时强反射时各条光束均不可忽略，多光束各条光束均不可忽略，多光束干涉使干涉条纹变得很细锐干涉使干涉条纹变得很细锐法布里珀罗干涉仪法布里珀罗干涉仪1）法布里珀罗干涉仪的装置）法布里珀罗干涉仪的装置（1）结构和光路：）结构和光路：（2）条纹形状和特征：）条纹形状和特征：形成等倾干涉条纹，形成等倾干涉条纹，条纹明亮、细锐。条纹明亮、细锐。（3）用途：）用途：分析光谱的精细结构分析光谱的精细结构用作激光器上的谐振腔用作激光器上的谐振腔处于处于1/2的两个位置对应的的

3、两个位置对应的位相差位相差 。2）条纹的半值宽度）条纹的半值宽度(1)半值宽度的定义：半值宽度的定义：（2）半值宽度具体计算：）半值宽度具体计算：时，时，由于：由于：3）半角宽度）半角宽度能更直观地反映条纹的细锐程度能更直观地反映条纹的细锐程度（1）半角宽度定义：）半角宽度定义：处于处于1/2的两个位置对应的的两个位置对应的折射角之差折射角之差 。干涉条纹变得越来越细锐。干涉条纹变得越来越细锐。（3）讨论：）讨论：（2）半角宽的具体计算）半角宽的具体计算固定固定求：求：令：令：此时有：此时有：得：得：（3）讨论：）讨论：R或或h越大，条纹越细锐。越大，条纹越细锐。4）纵模）纵模（1）纵模和纵模

4、间隔）纵模和纵模间隔时，则：时，则：称为法珀干涉仪输出的纵模。称为法珀干涉仪输出的纵模。用频率表示的纵模：用频率表示的纵模：纵模间隔：纵模间隔：纵模是等间隔的。纵模是等间隔的。（2）纵模谱线的半值宽度）纵模谱线的半值宽度固定固定求：求：令：令：，取：，取：得：得：或：或：（3）讨论）讨论（a）反射率越高，或腔长越长，谱线宽度越窄。）反射率越高，或腔长越长，谱线宽度越窄。（b）法珀腔能挑选输入非单色光的波长，）法珀腔能挑选输入非单色光的波长，压缩线宽，提高输出光的单色性。压缩线宽，提高输出光的单色性。法布里珀罗干涉仪法布里珀罗干涉仪 在光谱学中的应用在光谱学中的应用1）应用）应用（1）精确地比较

5、光谱的波长）精确地比较光谱的波长（2）用波长量度长度）用波长量度长度（3）研究光谱的超精细结构。）研究光谱的超精细结构。2）色散本领）色散本领两谱线中心的波长间隔两谱线中心的波长间隔 与被分开的与被分开的角距离角距离 之比称为色散本领。之比称为色散本领。（1）色散本领定义：）色散本领定义：（2）色散本领公式：）色散本领公式：3）色分辨本领）色分辨本领（1）色分辨本领定义：）色分辨本领定义：波长波长 与在其附近刚可被分辨的两条谱线与在其附近刚可被分辨的两条谱线的最小波长间隔的最小波长间隔 之比称为色分辨本领。之比称为色分辨本领。（2）色分辨本领公式：）色分辨本领公式：第第 级干涉条纹的半角宽：级干涉条纹的半角宽：两条谱线被分开的角距离：两条谱线被分开的角距离：时两条谱线刚可分辨时两条谱线刚可分辨则：则：称为称为分辨本领公式分辨本领公式（3）讨论）讨论，则，则，仪器的色散本领很大，仪器的色散本领很大，加之加之，仪器的分辨本领很高。，仪器的分辨本领很高。4）自由光谱范围）自由光谱范围（1）定义：）定义：互不重叠的光谱范围互不重叠的光谱范围（2）自由光谱范围的公式）自由光谱范围的公式两谱线刚好重叠时有：两谱线刚好重叠时有：得：得：在在 附近有：附近有：讨论：讨论：越大，自由光谱范围越大，自由光谱范围 越小。越小。