物理光學(xué)教程課件光的干涉

物理光學(xué)教程課件光的干涉第1頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期六第三章光的干涉第2頁(yè)，共26頁(yè)，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(yè)，共26頁(yè)，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(yè)，共26頁(yè)，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(duì)應(yīng)的位相差對(duì)于多光束干涉，要求各相干光束強(qiáng)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(yè)，共26頁(yè)，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(qiáng)度分布設(shè)第一束透射光復(fù)振幅為a1，初位相為0，光波在平板兩內(nèi)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(yè)，共26頁(yè)，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(qiáng)度分布干涉場(chǎng)強(qiáng)度反射光束干涉強(qiáng)度第7頁(yè)，共26頁(yè)，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(qiáng)度分布ρ越大，亮紋越銳ρ越大，暗紋越銳第8頁(yè)，共26頁(yè)，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(qiáng)度是Δφ的周期函數(shù)，周期為2πN束光干涉時(shí)，Δφ=2kπ時(shí)，合矢量是每束光相輻矢量的N倍，合強(qiáng)度是每束光強(qiáng)度的N2倍Δφ=2kπ+2π/N時(shí)，合矢量和合強(qiáng)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(yè)，共26頁(yè)，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(biāo)準(zhǔn)具第10頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期六法布里—珀羅干涉儀干涉強(qiáng)度分布規(guī)律亮暗紋條件和強(qiáng)度亮紋條件亮紋強(qiáng)度暗紋條件暗紋強(qiáng)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(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期六法布里—珀羅干涉儀干涉強(qiáng)度分布規(guī)律亮紋位置和間距（用角坐標(biāo)表示）第m級(jí)亮紋角半徑i=0對(duì)應(yīng)的視場(chǎng)中心處有最大干涉級(jí)入射角i較小時(shí)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(hào)第12頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期六法布里—珀羅干涉儀干涉強(qiáng)度分布規(guī)律亮紋寬度：亮紋中心兩側(cè)強(qiáng)度降低為最大強(qiáng)度一半的兩點(diǎn)之間的間隔，常用表示，稱為亮紋的位相寬度可求得b遠(yuǎn)小于2，近似有描述亮紋寬窄，可采用細(xì)度的概念（亮紋相對(duì)寬度的倒數(shù)）反射率越接近1，b越小，亮紋越細(xì)第13頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期六法布里—珀羅干涉儀應(yīng)用法珀的光譜分析應(yīng)用測(cè)量波長(zhǎng)實(shí)際測(cè)量中，移動(dòng)F-P中靠近光源的平板，改變F-P中空氣平板厚度，同時(shí)觀察視場(chǎng)中干涉級(jí)的變化，根據(jù)視場(chǎng)中心附近干涉級(jí)變化測(cè)量波長(zhǎng)第14頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期六法布里—珀羅干涉儀應(yīng)用研究光源的光譜精細(xì)結(jié)構(gòu)第15頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期六法布里—珀羅干涉儀應(yīng)用法珀的光譜分析應(yīng)用分析光譜精細(xì)結(jié)構(gòu)（分光性能參數(shù)）色散分辨本領(lǐng)色散范圍第16頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期六法布里—珀羅干涉儀應(yīng)用色散：分光元件將光源中不同波長(zhǎng)成分在空間分開(kāi)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(zhǎng)差的兩光譜成分在空間分開(kāi)的角度在波長(zhǎng)附近，波長(zhǎng)差為d的兩種光波的第m級(jí)主亮紋在空間分開(kāi)的角度線色散：使具有單位波長(zhǎng)差的兩光譜成分在觀察面上分開(kāi)的線距離減小空氣層厚度和增大干涉級(jí)m，是增大法珀干涉儀色散的主要途徑第17頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期六法布里—珀羅干涉儀應(yīng)用分辨本領(lǐng)：表征儀器能分辨波長(zhǎng)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(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期六法布里—珀羅干涉儀應(yīng)用分辨本領(lǐng)：表征儀器能分辨波長(zhǎng)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(zhǎng)差的判據(jù)：|i|>|i|時(shí)，兩亮紋和強(qiáng)度曲線有兩個(gè)峰值，容易分辨|i|=|i|時(shí)，合強(qiáng)度曲線中心凹陷消失，成為近似平頂分布，這種情況認(rèn)為剛剛能夠分辨兩個(gè)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(zhǎng)差法珀干涉儀的分辨本領(lǐng)第19頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期六法布里—珀羅干涉儀應(yīng)用色散范圍：自由光譜區(qū)的最大寬度，表示各級(jí)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(jí)主亮紋剛好不發(fā)生交叉的條件：同一級(jí)主亮紋的最大帶寬剛好等于平均波長(zhǎng)成分的亮紋間距。即長(zhǎng)波成分的第m級(jí)主亮紋剛好與短波成分的第m+1級(jí)主亮紋重疊第20頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期六法布里—珀羅干涉儀應(yīng)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(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期六法布里—珀羅干涉儀應(yīng)用干涉濾光片性能參數(shù)透射中心波長(zhǎng)透射光譜半寬度峰值透射率透射中心波長(zhǎng)可能不止一個(gè)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(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期六干涉習(xí)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(zhì)薄膜。解釋此干涉濾光片的作用和工作原理；推導(dǎo)取得強(qiáng)度極大值的透射光波的波長(zhǎng)

N所滿足的條件；設(shè)透明介質(zhì)的材料為氟化鎂，n=1.38，要求=550nm的綠光基本無(wú)衰減地通過(guò)干涉濾光片，求介質(zhì)膜A的最小厚度dmin。B1F2F1AB2第23頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期六干涉習(xí)題FP標(biāo)準(zhǔn)具的間距h=1cm，標(biāo)準(zhǔn)具放置在兩個(gè)焦距同為f=15cm的透鏡L1

和L2

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

的前焦面，觀察屏位于L