雙光束干涉2課件

1）平行平板產(chǎn)生的干涉——等傾干涉2.分振幅法雙光束干涉2）楔形平板產(chǎn)生的干涉——等厚干涉（1）楔形平板等厚干涉；（2）劈尖等厚干涉；（3）牛頓環(huán)等厚干涉。2.分振幅法雙光束干涉與分波面法雙光束干涉相比，分振幅法產(chǎn)生干涉的實(shí)驗(yàn)裝置因其既可以使用擴(kuò)展光源，又可以獲得清晰的干涉條紋，而校廣泛地應(yīng)用。pS

*分波面法分振幅法·p薄膜S*2.分振幅法雙光束干涉1）平行平板產(chǎn)生的干涉——等傾干涉由擴(kuò)展光源發(fā)出的每一族平行光線經(jīng)平行平板反射后，都會(huì)聚在無(wú)窮遠(yuǎn)處，或者通過(guò)圖示的透鏡會(huì)聚在焦平面上，產(chǎn)生等傾干涉。CBANS(1)等傾干涉的強(qiáng)度分布假設(shè)平板的厚度為h，入射角和折射角分別為1和2，則由幾何關(guān)系有(1)等傾干涉的強(qiáng)度分布再利用折射定律可得到光程差為如果平板兩側(cè)的介質(zhì)折射率不同，并且平板折射率的大小介于兩種介質(zhì)折射率之間，則兩支反射光間無(wú)“半波損失”貢獻(xiàn)。(1)等傾干涉的強(qiáng)度分布情況1：n1<n2<n3

情況2：

n1>n2>n3

有有沒(méi)有無(wú)無(wú)沒(méi)有情況3：

n1<n2>n3

有無(wú)有情況4：n1>n2<n3

無(wú)有有①產(chǎn)生半波損失的條件：光從光疏介質(zhì)射向光密介質(zhì)，即n1<n2；②半波損失只發(fā)生在反射光中；③對(duì)于三種不同的媒質(zhì)，兩反射光之間有無(wú)半波損失的情況如下：n1<n2<n3

無(wú)n1>n2>n3

無(wú)n1<n2>n3

有n1>n2<n3

有可以得到焦平面上的光強(qiáng)分布：顯然，形成亮暗干涉條紋的位置，由下述條件決定：相應(yīng)于光程差=m(m

=0,1,2)的位置為亮條紋；相應(yīng)于光程差=(m+1/2)

的位置為暗條紋。(1)等傾干涉的強(qiáng)度分布如果設(shè)想平板是絕對(duì)均勻的，折射率n和厚度h均為常數(shù)，則光程差只決定于入射光在平扳上的入射角1。(1)等傾干涉的強(qiáng)度分布CBANS具有相同入射角的光經(jīng)平板兩表面反射所形成的反射光，在其相遇點(diǎn)上有相同的光程差，也就是說(shuō),凡入射角相同的光，形成同一干涉條紋。(1)等傾干涉的強(qiáng)度分布（2）等傾干涉條紋的特性由G上、下表面反射的兩支光通過(guò)M和L后,會(huì)聚于透鏡焦點(diǎn)P0,

P0就是焦平面上等傾干涉圓環(huán)的圓心。（2）等傾干涉條紋的特性等傾條紋的位置只與形成條紋的光束入射角有關(guān)，而與光源上發(fā)光點(diǎn)的位置無(wú)關(guān)，所以光源的大小不會(huì)彩響條紋的可見(jiàn)度。①等傾圓環(huán)的條紋級(jí)數(shù)由(17)式可見(jiàn)，愈接近等傾圓環(huán)中心，其相應(yīng)的入射光線的角度2愈小，光程差愈大，干涉條紋級(jí)數(shù)愈高。ml是靠中心最近的亮條紋的級(jí)數(shù)(整數(shù))，0<<1。①等傾圓環(huán)的條紋級(jí)數(shù)故經(jīng)常把m0寫成由中心向外計(jì)算，第N個(gè)亮環(huán)的干涉級(jí)數(shù)為[ml-(N-1)]，該亮環(huán)的張角為1N，它可由②等傾亮圓環(huán)的半徑與折射定律n0sin1N=nsin2N

確定。將(19)式與(22)式相減，得到②等傾亮圓環(huán)的半徑相應(yīng)第N條亮紋的半徑rN為②等傾亮圓環(huán)的半徑式中，f為透鏡焦距。②等傾亮圓環(huán)的半徑所以(3)透射光的等傾干涉條紋如圖所示，由光源S發(fā)出、透過(guò)平板和透鏡到達(dá)焦平面上P點(diǎn)的兩支光，沒(méi)有附加半波光程差的貢獻(xiàn),光程差為(3)透射光的等傾干涉條紋SLP它們?cè)谕哥R焦平面上同樣可以產(chǎn)生等傾干涉條紋。(3)透射光的等傾干涉條紋經(jīng)平板產(chǎn)生的兩支透射光和兩支反射光的光程差恰好相差/2，相位差相差，因此，透射光與反射光的等傾干涉條紋是互補(bǔ)的。(3)透射光的等傾干涉條紋應(yīng)當(dāng)指出，當(dāng)平板表面的反射率很低時(shí)，兩支透射光的強(qiáng)度相差很大，因此條紋的可見(jiàn)度很低，而與其相比，反射光的等傾干涉條紋可見(jiàn)度要大得多。(3)透射光的等傾干涉條紋40.963.84=3.7反射光干涉透射光干涉100960.0496=3.8410040.044=0.16960.160.96=0.16對(duì)于空氣—玻璃界面，接近正入射時(shí)所產(chǎn)生的反射光等傾條紋強(qiáng)度分布和透射光等傾條紋的強(qiáng)度分布.(3)透射光的等傾干涉條紋反射光強(qiáng)分布透射光強(qiáng)分布(3)透射光的等傾干涉條紋所以，在平行板表面反射率較低的情況下，通常應(yīng)用的是反射光的等傾干涉。2）楔形平板產(chǎn)生的干涉——等厚干涉擴(kuò)展光源中的某點(diǎn)S0發(fā)出一束光，經(jīng)楔形板兩表面反射的兩支光相交于P點(diǎn)，產(chǎn)生干涉，其光程差為S0ABCPhθ1θ2由于在實(shí)用的干涉系統(tǒng)中，板的厚度通常都很小，楔角都不大。因此可以近似地利用平行平板的計(jì)算公式代替，即h是楔形扳在B點(diǎn)的厚度;2是入射光在A點(diǎn)的折射角.2）楔形平板產(chǎn)生的干涉——等厚干涉考慮到光束在楔形板表面可能產(chǎn)生的“半波損失”，光程差應(yīng)為2）楔形平板產(chǎn)生的干涉——等厚干涉顯然，對(duì)于一定的入射角，光程差只依賴于反射光處的平板厚度h。因此，這種干涉稱為等厚干涉.(1)等厚干涉條紋圖樣\擴(kuò)展光源發(fā)出的光束，經(jīng)透鏡L1后被分束鏡M反射,垂直投射到楔形扳G上，由楔形板上、下表面反射的兩束光通過(guò)分束鏡M、透鏡L2投射到觀察平面E上.SL1L2MGE(1)等厚干涉條紋圖樣不同形狀的楔形板將得到不同形狀的干涉條紋。下圖給出了楔形平板(a)、柱形表面平板(b)、球形表面平板(c)、任意形狀表面乎板(d)的等厚干涉條紋。(1)等厚干涉條紋圖樣不管哪種形狀的等厚干涉條紋,相鄰兩亮條紋或兩暗條紋間對(duì)應(yīng)的光程差均相差一個(gè)波長(zhǎng),所以從一個(gè)條紋過(guò)渡到另一個(gè)條紋，平板的厚度均改變

/(2n).(2)劈尖的等厚干涉條紋當(dāng)光垂直照射劈尖時(shí)，會(huì)在上表面產(chǎn)生平行于棱線的等間距干涉條紋。A1ABCC1nn0an0ΔLd相應(yīng)亮線位置的厚度h，滿足相應(yīng)暗線位置的厚度h

，滿足(2)劈尖的等厚干涉條紋棱線總處于暗條紋的位置。在棱線處上、下表面的反射光總是抵消,則在棱線位置上總為光強(qiáng)極小值就是很自然的了。(2)劈尖的等厚干涉條紋若劈尖上表面共有N個(gè)條紋，則對(duì)應(yīng)的總厚度為(2)劈尖的等厚干涉條紋式中，N可以是整數(shù)，亦可以是小數(shù)。相鄰亮條紋(或暗條紋)間的距離，即條紋間距為(2)劈尖的等厚干涉條紋從一個(gè)條紋過(guò)渡到另一個(gè)條紋，平板的厚度均改變

/(2n)。劈角

小，條紋間距大；反之，劈角

大，條紋間距小。因此，當(dāng)劈尖上表面繞棱線旋轉(zhuǎn)時(shí),隨著

的增大,條紋間距變小,條紋將向棱線方向移動(dòng)。(2)劈尖的等厚干涉條紋由上式還可看出，條紋間距與入射光波長(zhǎng)有關(guān)，波長(zhǎng)較長(zhǎng)的光所形成的條紋間距較大，波長(zhǎng)短的光所形成的條紋間距較小。(2)劈尖的等厚干涉條紋k=0k=-1k=-2k=1k=2使用白光照射時(shí)，除光程差等于零的條紋仍為白光外,其附近的條紋均帶有顏色，顏色的變化均為內(nèi)側(cè)波長(zhǎng)短，外側(cè)波長(zhǎng)長(zhǎng)。(2)劈尖的等厚干涉條紋(2)劈尖的等厚干涉條紋應(yīng)用:（3）牛頓環(huán)S在一塊平面玻璃上放置一曲率半徑R很大的平凸透鏡，在透鏡凸表面和玻璃板的平面之間便形成一厚度由零逐漸增大的空氣薄層。當(dāng)以單色光垂直照射時(shí)，在空氣層上會(huì)形成一組以接觸點(diǎn)O為中心的中央硫、邊緣密的圓環(huán)條紋，稱為牛頓環(huán)。（3）牛頓環(huán)它的形狀與等傾圓條紋相同，但牛頓環(huán)內(nèi)圈的干涉級(jí)次小,外圈的干涉級(jí)次大，恰與等傾圓條紋相反。（3）牛頓環(huán)白光入射的牛頓環(huán)照片若由中心向外數(shù)第N個(gè)暗環(huán)的半徑為r，則由牛頓環(huán)的實(shí)驗(yàn)圖可知S（3）牛頓環(huán)因第N個(gè)暗環(huán)的干涉級(jí)次為(N+l/2)，故可由暗環(huán)滿足的光程差條件寫出由此可得（3）牛頓環(huán)還可得由該式可見(jiàn)，若通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)出第N個(gè)暗環(huán)的半徑為r，在已知的情況下，即可算出透鏡的曲率半徑。（3）牛頓環(huán)應(yīng)用:

牛頓環(huán)除了用于測(cè)量透鏡曲率半徑只外，還常用來(lái)檢驗(yàn)光學(xué)零件的表面質(zhì)量。（3）