哈爾濱工業(yè)學(xué) 光學(xué)習(xí)題課 6干涉裝置.ppt

1、光干涉裝置及時(shí)空相干性,1,1分波前干涉裝置的光程差、條紋形狀和間距,基本概念和公式總結(jié),條紋形狀：,垂直軸的直線條紋；,條紋間距：,2雙面鏡、雙棱鏡和洛埃鏡的條紋間距,分波前干涉裝置,2,光程差：,3）空間相干性的幾個(gè)公式,2）空間相干性的起因,3,由于非相干點(diǎn)源組成的線光源或面光源S在空間的擴(kuò)展，才引出了次波源S1和S2的空間相干性的問(wèn)題。,3空間相干性,1）空間相干性定義：,空間相干性是指在給定寬度b的單色線光源（面光源）照明的空間中的多大范圍里提取出的兩個(gè)橫向次波源S1和S2還是相干的。,4時(shí)間相干性,時(shí)間相干性是指在非單色點(diǎn)源 S 照明的波場(chǎng)中兩個(gè)次波源 S1 和 S2 在沿波線的縱

2、向方向上相距多遠(yuǎn)還是相干的。,2）時(shí)間相干性的起因,1）時(shí)間相干性定義：,由于點(diǎn)光源發(fā)光時(shí)間的有限性，導(dǎo)致波列長(zhǎng)度的有限性或者波列的非單色性，才引出了次波源 S1 和 S2 的時(shí)間相干性的問(wèn)題。,3）時(shí)間相干性的幾個(gè)公式,4,5等厚、等傾條紋的光程差和條紋特點(diǎn),正入射：,當(dāng)平行光正入射到薄膜上時(shí)，處于薄膜表面的干涉條紋稱(chēng)為等厚條紋。,處于無(wú)窮遠(yuǎn)的等傾角干涉條紋稱(chēng)為等傾條紋,5,6.楔形薄膜和牛頓圈的公式和條紋特點(diǎn),內(nèi)疏外密中心為暗點(diǎn)的圓環(huán)(中心級(jí)次低),6,7多光束干涉,1）多光束干涉條紋的特點(diǎn)：條紋很細(xì)銳、明亮,2）幾個(gè)重要公式:,7,非單色平行光入射，i=0：,非單色、球面光入射：,8,8

3、增透膜和增反膜,1）實(shí)現(xiàn)增透的條件：,2）實(shí)現(xiàn)增反的條件：,9. 需要掌握的基本方法,1) 求解時(shí)空相干性問(wèn)題的方法,2) 求解分波前干涉問(wèn)題的方法,3) 求解分振幅干涉問(wèn)題的方法,4) 判斷楔形薄膜交楞位置和薄膜表面不平度等問(wèn)題的方法,5) 判斷等厚和等傾干涉的模層厚度變化引起的條紋移動(dòng)、 吞吐和收擴(kuò)等問(wèn)題的方法,9,例題分析,解：,當(dāng)譜線兩個(gè)邊緣顏色的條紋互相錯(cuò)開(kāi)一個(gè)條紋間距后，條紋的反襯度下降為零了 .,觀察屏上條紋消失時(shí)的級(jí)次為50。,方法1,（1）是一個(gè)時(shí)間相干性的問(wèn)題,11,解：,(1) 將次波源S1和S2對(duì)透鏡成像，最終的干涉條紋是兩個(gè)相應(yīng)虛像點(diǎn)在觀察屏上形成的干涉。,干涉條紋是

4、楊氏干涉的垂直軸的直線條紋,條紋間距為：,12,平行光的傾角為：,(2) 兩個(gè)次波源在后場(chǎng)形成的是兩束平行光的干涉。干涉條紋是垂直軸的 直線條紋。,3用鈉黃光（5893）觀察邁克爾遜干涉條紋，先看到干涉場(chǎng)中有12個(gè)亮環(huán)，且中心是亮斑（規(guī)定中心斑不算一環(huán)），移動(dòng)平面鏡M1后，看到中心吞（吐）了10環(huán)，而此時(shí)干涉場(chǎng)中還剩有5個(gè)亮環(huán)，試求：（1）移動(dòng)M1的距離？（2）開(kāi)始時(shí)中心亮斑的干涉級(jí)次？（3）移動(dòng)M1后，從中心向外數(shù)第五個(gè)亮環(huán)的干涉級(jí)次？,13,解：,分振幅干涉問(wèn)題,視場(chǎng)：是指被觀察的干涉條紋所在的觀察場(chǎng)的范圍,固定的,（1）分析移動(dòng)平面鏡M1后等效空氣膜的厚度 變化,相同視場(chǎng)角范圍之內(nèi)條紋數(shù)

5、目變小、條紋變稀,等效空氣膜的厚度變薄了,中心點(diǎn)的光程差公式,在膜厚變薄時(shí)條紋向里收縮，中心吞了10個(gè)亮環(huán)條紋 。,（2）因而平面鏡位移的絕對(duì)值應(yīng)為,14,鏡面移動(dòng)前有：,鏡面移動(dòng)后：,開(kāi)始時(shí)中心亮斑級(jí)次為：,（4）顯然，移動(dòng)后中心亮環(huán)級(jí)別為：7，向外數(shù)第5個(gè)亮環(huán)的干涉級(jí)別為：2。,15,作業(yè)題分析,16,17,B,B,如圖，由于D位于L1的焦平面上，因此對(duì)光束孔徑?jīng)]有影響，所以平行光通過(guò)L1后到達(dá)L2時(shí)的光束孔徑BB小于L2的口徑，可知：L1是孔徑光闌. O點(diǎn)為入瞳中心, 過(guò)O點(diǎn)沿D的邊框作主光線，由圖知：D比L2對(duì)主光線限制地厲害，因此D是視場(chǎng)光闌。,i,j,平面波：,球面波：,明紋方程：,解：第一次成像：,第二次成像：,如圖所示，高3毫米的小物置于焦距為15厘米的會(huì)聚薄透鏡前方37.5厘米處的光軸上，曲率半徑120厘米的凹面鏡置于薄透鏡后