平行平板的多光束干涉

第五节

平行平板的多光束干涉及其应用一、平行平板的多光束干涉1.1干涉场的强度发布公式1.2干涉条纹的特征1.3干涉条纹锐度和精细度二、法布里-帕罗干涉仪（F-P干涉仪）2.1F-P干涉仪的结构与工作原理2.2用于光谱线的超精结构研究三、光学薄膜与干涉滤光片P.357讨论：当平板表面镀以高反射膜时，产生的多光束干涉，干涉条纹更加明锐，广泛应用于更高精度的检测中。nonnoh2q1q0.040.0365.8*10-50.920.0015一般情况下，即没有镀反射膜在接近正入射时，反射率为0.04（4%），

＝0.04，

干涉条件一、平行平板的多光束干涉两光波振幅相差很大，610倍，因此两光波干涉条纹的可见度很差。设入射光强为1各反射光强度分别是各透射光强度分别是nonnoh2q1q反射光：0.9,0.009,0.0073,0.00577,0.0046…..当平板镀膜且膜层无吸收时＝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

干涉条件各反射光强度分别是设入射光强为1各透射光强度分别是两光波振幅相差不大，1.2倍，因此两光波干涉条纹的可见度很好。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’分别是振幅的反射系数和透射系数相邻两光束的光程差和位相差为PLWnonnoL'P'h2q1qL'P'P支反射光由透镜L会聚P点的合振幅和P点的复振幅分别为：P支透射光由透镜L‘会聚P’点的合振幅和P点的复振幅分别为：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、光强发布1.1干涉场强度发布公式平行平板反射光的振幅分布、光强发布1.1干涉场强度发布公式1.1干涉场的强度发布公式特点1：透射光与反射光的强度互补，即对某一光束，其反射光的干涉条是亮条纹时，相应的透射光是暗条纹。注意：亮/暗条纹的条件应具体而定。（2）亮、暗条纹的条件与光强对比度，分透射光和反射光。1.2多光束干涉条纹的特征分析书P.358说明在不同反射率条件下，透射光条纹的强度分布曲线结论：1、亮环的光强度为Ii；2、随反射率的增大，条纹变得越细锐，当反射率趋于1时，得到全暗背景上的极细锐的亮纹。（最显著最重要的特点。）1.2干涉条纹的特征1.2干涉条纹的特征问题：多光束干涉的条纹间距是等间距吗？条纹间隔是指相邻亮条纹或者暗条纹之间的距离大小而言。条纹半宽度？某条纹半宽度是某条纹本身的粗细大小，与相邻条纹无关，与什么有关呢？1.3干涉条纹锐度和精细度透射光第m级亮条纹中心某条纹强度的发布与条纹半宽度的示意图1.3干涉条纹锐度和精细度二、法布里－泊罗干涉仪（Fabry-Perotinterferometer）（一）仪器结构（干涉仪和标准具）

2.1仪器结构p.3601.干涉仪P.3602.标准具用作光谱线超精细结构的研究测量原理；F-P标准具的自由光谱区和分辨本领；2.2标准具用作光谱线超精细结构的研究l2=l1+Dl，是两个波长的同级条纹的相对位移，是统一波长的相邻条纹的间距。是同一波长的条纹的相邻条纹的间距。一个波长的m级条纹与另一个波长的（m-1）级条纹重叠---标准具的自由光谱范围。都是m级条纹---标准具的分辨本领A。2.2标准具用作光谱线超精细结构的研究2.2.1测量原理（12-53）2.2.2自由光谱的范围（能测量的最大波长差）？？？当l1和l2差值非常小的时，它们产生的干涉条纹将非常靠近，如果两个条纹合成的结果被视为一个条纹，则两个波长就不能被分辨。瑞利判据：两个波长的亮条纹只有当它们合强度中央的极小值低于两边极大值的0.81时，两个条纹才能被分开。3.分辨极限和分辨本领（Resolvanceoftheinterferometer）Im0.81Im思路：波长能否被分辨开，取决于条纹能否被分辨。同级条纹G12G10.81Im在G1点和G2分别有epdpd-==mm2

,221222141241222

22)()(sin,e+e+=e-p=de+pdFIFIImmiiF＝dd+++FIFIIii)2(sin1)2(sin12212＝任意点的合成光强分布在F点，是交汇点，对应于两条条纹。3.分辨极限和分辨本领（Resolvanceoftheinterferometer）透射光G2G1整理得：G2G10.81Im3.分辨极限和分辨本领（Resolvanceoftheinterferometer）G2G1cos2=1,2h=m靠近中心处的亮纹，有：代入得：分辨本领：两波长刚好被分开2.2.2自由光谱的范围（能测量的最大波长差）l2的(m-1)级条纹l1的m级条纹自由光谱范围类似于卡尺的最大量程。习题册P.119,例8-12Homework(12-5)书本，P.376第21,22,23，24题三、干涉滤色片（Interferencefilters）

利用多光束干涉原理制成的一种从白光中过滤出波段较窄的单色光的装置。干涉滤色片的结构保护玻璃G'片基G介质薄膜F银膜三、光学薄膜与干涉滤光片，P.362光学薄膜

利用物理或化学方法涂镀在玻璃表面或金属光滑表面上的透明介质膜，利于光波在薄膜中的反射、折射和干涉达到增反或增透的作用，还可以起到分光、滤光、调整振幅、位相和偏振态等作用。3.1单层膜

WnonnGh2q1q设n0－n面，

t1，r1n－nG面，

t2，r2n－n0面，

t’1，r’1r1t1t2r2t'1r'1三、光学薄膜与干涉滤光片，P.362反射光复振幅

透射光复振幅

式中

3.1单层膜

利用多光束干涉原理制成的一种从白光中过滤出波段较窄的单色光的装置。干涉滤色片的结构保护玻璃G'片基G介质薄膜F银膜三、光学薄膜与干涉滤光片3.3干涉滤色片（Interferencefilters）,p.3661、滤色片的中心波长（透射比最大的波长）干涉滤色片的光学性能由三个参数表征三、光学薄膜与干涉滤光片其中对应同一种波长，如l=5.46x10-7m，m1，m2，m3对应的h1，h2，h3分别称为1，2，3…