平行平板的多光束干涉

第五節

平行平板的多光束干涉及其應用一、平行平板的多光束干涉1.1干涉場的強度發布公式1.2干涉條紋的特征1.3干涉條紋銳度和精細度二、法布里-帕羅干涉儀（F-P干涉儀）2.1F-P干涉儀的結構與工作原理2.2用于光譜線的超精結構研究三、光學薄膜與干涉濾光片P.357討論：當平板表面鍍以高反射膜時，產生的多光束干涉，干涉條紋更加明銳，廣泛應用于更高精度的檢測中。nonnoh2q1q0.040.0365.8*10-50.920.0015一般情況下，即沒有鍍反射膜在接近正入射時，反射率為0.04（4%），

＝0.04，

干涉條件一、平行平板的多光束干涉兩光波振幅相差很大，610倍，因此兩光波干涉條紋的可見度很差。設入射光強為1各反射光強度分別是各透射光強度分別是nonnoh2q1q反射光：0.9,0.009,0.0073,0.00577,0.0046…..當平板鍍膜且膜層無吸收時＝0.9透射光：0.01,0.0081,0.00656,0.00529,0.00431…一、平行平板的多光束干涉

干涉條件各反射光強度分別是設入射光強為1各透射光強度分別是兩光波振幅相差不大，1.2倍，因此兩光波干涉條紋的可見度很好。一、平行平板的多光束干涉1.1分析平行平板反射和透射光的振幅分布r,r’,t,t’分別是振幅的反射系數和透射系數相鄰兩光束的光程差和位相差為PLWnonnoL'P'h2q1qL'P'P支反射光由透鏡L會聚P點的合振幅和P點的復振幅分別為：P支透射光由透鏡L‘會聚P’點的合振幅和P點的復振幅分別為：1.1分析平行平板反射和透射光的振幅分布平行平板透射光的振幅分布、光強發布1.1干涉場強度發布公式平行平板反射光的振幅分布、光強發布1.1干涉場強度發布公式1.1干涉場的強度發布公式特點1：透射光與反射光的強度互補，即對某一光束，其反射光的干涉條是亮條紋時，相應的透射光是暗條紋。注意：亮/暗條紋的條件應具體而定。（2）亮、暗條紋的條件與光強對比度，分透射光和反射光。1.2多光束干涉條紋的特征分析書P.358說明在不同反射率條件下，透射光條紋的強度分布曲線結論：1、亮環的光強度為Ii；2、隨反射率的增大，條紋變得越細銳，當反射率趨于1時，得到全暗背景上的極細銳的亮紋。（最顯著最重要的特點。）1.2干涉條紋的特征1.2干涉條紋的特征問題：多光束干涉的條紋間距是等間距嗎？條紋間隔是指相鄰亮條紋或者暗條紋之間的距離大小而言。條紋半寬度？某條紋半寬度是某條紋本身的粗細大小，與相鄰條紋無關，與什么有關呢？1.3干涉條紋銳度和精細度透射光第m級亮條紋中心某條紋強度的發布與條紋半寬度的示意圖1.3干涉條紋銳度和精細度二、法布里－泊羅干涉儀（Fabry-Perotinterferometer）（一）儀器結構（干涉儀和標準具）

2.1儀器結構p.3601.干涉儀P.3602.標準具用作光譜線超精細結構的研究測量原理；F-P標準具的自由光譜區和分辨本領；2.2標準具用作光譜線超精細結構的研究l2=l1+Dl，是兩個波長的同級條紋的相對位移，是統一波長的相鄰條紋的間距。是同一波長的條紋的相鄰條紋的間距。一個波長的m級條紋與另一個波長的（m-1）級條紋重疊---標準具的自由光譜范圍。都是m級條紋---標準具的分辨本領A。2.2標準具用作光譜線超精細結構的研究2.2.1測量原理（12-53）2.2.2自由光譜的范圍（能測量的最大波長差）？？？當l1和l2差值非常小的時，它們產生的干涉條紋將非常靠近，如果兩個條紋合成的結果被視為一個條紋，則兩個波長就不能被分辨。瑞利判據：兩個波長的亮條紋只有當它們合強度中央的極小值低于兩邊極大值的0.81時，兩個條紋才能被分開。3.分辨極限和分辨本領（Resolvanceoftheinterferometer）Im0.81Im思路：波長能否被分辨開，取決于條紋能否被分辨。同級條紋G12G10.81Im在G1點和G2分別有epdpd-==mm2

,221222141241222

22)()(sin,e+e+=e-p=de+pdFIFIImmiiF＝dd+++FIFIIii)2(sin1)2(sin12212＝任意點的合成光強分布在F點，是交匯點，對應于兩條條紋。3.分辨極限和分辨本領（Resolvanceoftheinterferometer）透射光G2G1整理得：G2G10.81Im3.分辨極限和分辨本領（Resolvanceoftheinterferometer）G2G1cos2=1,2h=m靠近中心處的亮紋，有：代入得：分辨本領：兩波長剛好被分開2.2.2自由光譜的范圍（能測量的最大波長差）l2的(m-1)級條紋l1的m級條紋自由光譜范圍類似于卡尺的最大量程。習題冊P.119,例8-12Homework(12-5)書本，P.376第21,22,23，24題三、干涉濾色片（Interferencefilters）

利用多光束干涉原理制成的一種從白光中過濾出波段較窄的單色光的裝置。干涉濾色片的結構保護玻璃G'片基G介質薄膜F銀膜三、光學薄膜與干涉濾光片，P.362光學薄膜

利用物理或化學方法涂鍍在玻璃表面或金屬光滑表面上的透明介質膜，利于光波在薄膜中的反射、折射和干涉達到增反或增透的作用，還可以起到分光、濾光、調整振幅、位相和偏振態等作用。3.1單層膜

WnonnGh2q1q設n0－n面，

t1，r1n－nG面，

t2，r2n－n0面，

t’1，r’1r1t1t2r2t'1r'1三、光學薄膜與干涉濾光片，P.362反射光復振幅

透射光復振幅

式中

3.1單層膜

利用多光束干涉原理制成的一種從白光中過濾出波段較窄的單色光的裝置。干涉濾色片的結構保護玻璃G'片基G介質薄膜F銀膜三、光學薄膜與干涉濾光片3.3干涉濾色片（Interferencefilters）,p.3661、濾色片的中心波長（透射比最大的波長）干涉濾色片的光學性能由三個參數表征三、光學薄膜與干涉濾光片其中對應同一種波長，如l=5.46x10-7m，m1，m2，m3對應的h1，h2，h3分別稱為1，2，3…