平行平板的多光束干涉.pptx

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1、平行平板的多光束干涉平行平板的多光束干涉3/11/20233/11/20232.2.1 2.2.1 平行平板多光束的光场分布平行平板多光束的光场分布相邻两相邻两反射光反射光之间的光程差之间的光程差为为n相邻两相邻两透射光透射光之间的相位差为之间的相位差为n相位差为相位差为n设光从周围介质射入平板时的反射系数为设光从周围介质射入平板时的反射系数为r r，透射系数为，透射系数为t t，光从平板射出时的反射系数为，光从平板射出时的反射系数为r r，透射系数为，透射系数为t t.n从平板反射出的各个光束的复振幅从平板反射出的各个光束的复振幅 1 1光有半波损失，光有半波损失，其它无。其它无。第1页/共

2、13页3/11/20233/11/2023从平板反射出的各个光束的复振幅从平板反射出的各个光束的复振幅根据菲涅耳公式，可以证明根据菲涅耳公式，可以证明 由平板表面反射系数、透射系数与由平板表面反射系数、透射系数与反射率、透射率的关系反射率、透射率的关系第2页/共13页3/11/20233/11/2023所有反射光在所有反射光在P P点叠加，其合成场复振幅点叠加，其合成场复振幅反射光在反射光在P P点合成光场的复振幅点合成光场的复振幅第3页/共13页3/11/20233/11/20232.2.2 2.2.2 平行平板多光束的光强分布平行平板多光束的光强分布由由I=EI=EE E*，得到反射光强与

3、入射光强的关系为得到反射光强与入射光强的关系为 式中式中 类似地，也可得到透射光强与入射光强的关系式：类似地，也可得到透射光强与入射光强的关系式：反射光、透射光强与入射光强的关系式，常称为反射光、透射光强与入射光强的关系式，常称为爱里公式爱里公式爱里公式爱里公式精细度精细度精细度精细度，描述干涉条纹的细锐程度描述干涉条纹的细锐程度第4页/共13页3/11/20233/11/20232.2.3 多光束干涉图样特点(1)(1)互补性互补性n反映了能量守恒的普遍规律。即在不考虑吸收和其它损耗的情况下，反射光强与透射光强之和等于入射光强。反映了能量守恒的普遍规律。即在不考虑吸收和其它损耗的情况下，反射

4、光强与透射光强之和等于入射光强。n若反射光因干涉加强，则透射光必因干涉而减弱，反之亦然。即是说，若反射光因干涉加强，则透射光必因干涉而减弱，反之亦然。即是说，反射光强分布与透射光强分布互补反射光强分布与透射光强分布互补。(2)(2)等倾性等倾性n由爱里公式可以看出，干涉光强随由爱里公式可以看出，干涉光强随R R和和 变化。变化。n在特定的在特定的R R条件下，仅随条件下，仅随 变化。变化。n也可以说干涉光强只与光束倾角也可以说干涉光强只与光束倾角 有关，这正是有关，这正是等倾干涉条纹等倾干涉条纹的特性。的特性。第5页/共13页3/11/20233/11/2023实验装置中的透镜光轴实验装置中的

5、透镜光轴垂直于平板垂直于平板(T2-19)(T2-19)时时多光束干涉多光束干涉 装置示意图装置示意图n观察到的观察到的等倾条纹等倾条纹是一组同心圆环。是一组同心圆环。第6页/共13页3/11/20233/11/2023(3)(3)光强分布的极值条件光强分布的极值条件爱里公式爱里公式 反射光形成亮条纹条件及其光强反射光形成亮条纹条件及其光强反射光形成暗条纹条件及其光强反射光形成暗条纹条件及其光强透射光形成亮条纹条件及其光强透射光形成亮条纹条件及其光强透射光形成暗条纹条件及其光强透射光形成暗条纹条件及其光强反射光形成亮背景下线暗纹反射光形成亮背景下线暗纹透射光形成暗背景下线亮纹透射光形成暗背景下

6、线亮纹第7页/共13页3/11/20233/11/20232.2.4 透射光的特点实验中常应用透射光，不同表面反射率实验中常应用透射光，不同表面反射率R R情况情况下，透射光强的分布下，透射光强的分布n表面反射率表面反射率R R对透射光强的分布的影响对透射光强的分布的影响n不影响极大值；影响极小值不影响极大值；影响极小值。第8页/共13页3/11/20233/11/2023透射光干涉条纹特点(2)(2)条纹锐度与反射率条纹锐度与反射率R R有关有关l l随着随着R R增大，极小值下降，亮条纹宽度变窄。增大，极小值下降，亮条纹宽度变窄。l l在在R R很大时，透射光的干涉条纹是在暗背景上的细亮条

7、纹。很大时，透射光的干涉条纹是在暗背景上的细亮条纹。l l与此相反，反射光的干涉条纹则是在亮背景上的细暗条纹，与此相反，反射光的干涉条纹则是在亮背景上的细暗条纹，由于它不易辨别，故极少应用。由于它不易辨别，故极少应用。l l能够产生能够产生极明锐的透射光干涉条纹极明锐的透射光干涉条纹，是多光束干涉的是多光束干涉的最显著最显著和最重要的特点和最重要的特点。(1)(1)光强分布与反射率光强分布与反射率R R有关有关nR R很小时，干涉光强的变化不大，即干涉条纹的可见度很低。很小时，干涉光强的变化不大，即干涉条纹的可见度很低。n当当R R增大时，透射光暗条纹的强度降低，条纹可见度提高。增大时，透射光

8、暗条纹的强度降低，条纹可见度提高。控控制制R R的大小，可以改变光强的分布的大小，可以改变光强的分布。第9页/共13页3/11/20233/11/2023条纹宽度I It t/I/Ii i-曲线曲线n若用条纹的半峰值全宽度若用条纹的半峰值全宽度(简称半值宽度简称半值宽度)=)=表征干涉条纹的锐度，则当表征干涉条纹的锐度，则当时时 若若F F很大很大(即即R R较大较大)，必定很小，有必定很小，有sinsin/4/4/4/4，F F(/4)/4)2 2=1=1，因而可得因而可得 是单色光照射下多光束干涉条纹的半值宽度，称为是单色光照射下多光束干涉条纹的半值宽度，称为”仪器宽度仪器宽度“。第10页

9、/共13页3/11/20233/11/2023(3)(3)频率特性频率特性It/Ii-曲线n相邻透射光相位差相邻透射光相位差 处于半宽度处于半宽度 内的光才能透过平行平板。内的光才能透过平行平板。n在平板结构在平板结构(n,h)(n,h)给定给定,入射光线方向入射光线方向()一定的情况下，一定的情况下，仅与波长仅与波长 有关。有关。-滤波滤波n将将 改写改写滤波宽度滤波宽度第11页/共13页3/11/20233/11/2023滤波特性I It t/I/Ii i-曲线曲线可得可得滤波带宽滤波带宽滤波带宽滤波带宽n 可见，可见，R R愈大，滤波效果愈好。愈大，滤波效果愈好。-高反膜高反膜F-PF-P可以用白光作光源，也可以得到可以用白光作光源，也可以得到细而亮的多光束干涉条纹细而亮的多光束干涉条纹。n 可作单色滤波器使用可作单色滤波器使用。中心频率中心频率频宽频宽第12页/共13页