双光束干涉2课件

1）平行平板产生的干涉——等倾干涉2.分振幅法双光束干涉2）楔形平板产生的干涉——等厚干涉（1）楔形平板等厚干涉；（2）劈尖等厚干涉；（3）牛顿环等厚干涉。2.分振幅法双光束干涉与分波面法双光束干涉相比，分振幅法产生干涉的实验装置因其既可以使用扩展光源，又可以获得清晰的干涉条纹，而校广泛地应用。pS

*分波面法分振幅法·p薄膜S*2.分振幅法双光束干涉1）平行平板产生的干涉——等倾干涉由扩展光源发出的每一族平行光线经平行平板反射后，都会聚在无穷远处，或者通过图示的透镜会聚在焦平面上，产生等倾干涉。CBANS(1)等倾干涉的强度分布假设平板的厚度为h，入射角和折射角分别为1和2，则由几何关系有(1)等倾干涉的强度分布再利用折射定律可得到光程差为如果平板两侧的介质折射率不同，并且平板折射率的大小介于两种介质折射率之间，则两支反射光间无“半波损失”贡献。(1)等倾干涉的强度分布情况1：n1<n2<n3

情况2：

n1>n2>n3

有有没有无无没有情况3：

n1<n2>n3

有无有情况4：n1>n2<n3

无有有①产生半波损失的条件：光从光疏介质射向光密介质，即n1<n2；②半波损失只发生在反射光中；③对于三种不同的媒质，两反射光之间有无半波损失的情况如下：n1<n2<n3

无n1>n2>n3

无n1<n2>n3

有n1>n2<n3

有可以得到焦平面上的光强分布：显然，形成亮暗干涉条纹的位置，由下述条件决定：相应于光程差=m(m

=0,1,2)的位置为亮条纹；相应于光程差=(m+1/2)

的位置为暗条纹。(1)等倾干涉的强度分布如果设想平板是绝对均匀的，折射率n和厚度h均为常数，则光程差只决定于入射光在平扳上的入射角1。(1)等倾干涉的强度分布CBANS具有相同入射角的光经平板两表面反射所形成的反射光，在其相遇点上有相同的光程差，也就是说,凡入射角相同的光，形成同一干涉条纹。(1)等倾干涉的强度分布（2）等倾干涉条纹的特性由G上、下表面反射的两支光通过M和L后,会聚于透镜焦点P0,

P0就是焦平面上等倾干涉圆环的圆心。（2）等倾干涉条纹的特性等倾条纹的位置只与形成条纹的光束入射角有关，而与光源上发光点的位置无关，所以光源的大小不会彩响条纹的可见度。①等倾圆环的条纹级数由(17)式可见，愈接近等倾圆环中心，其相应的入射光线的角度2愈小，光程差愈大，干涉条纹级数愈高。ml是靠中心最近的亮条纹的级数(整数)，0<<1。①等倾圆环的条纹级数故经常把m0写成由中心向外计算，第N个亮环的干涉级数为[ml-(N-1)]，该亮环的张角为1N，它可由②等倾亮圆环的半径与折射定律n0sin1N=nsin2N

确定。将(19)式与(22)式相减，得到②等倾亮圆环的半径相应第N条亮纹的半径rN为②等倾亮圆环的半径式中，f为透镜焦距。②等倾亮圆环的半径所以(3)透射光的等倾干涉条纹如图所示，由光源S发出、透过平板和透镜到达焦平面上P点的两支光，没有附加半波光程差的贡献,光程差为(3)透射光的等倾干涉条纹SLP它们在透镜焦平面上同样可以产生等倾干涉条纹。(3)透射光的等倾干涉条纹经平板产生的两支透射光和两支反射光的光程差恰好相差/2，相位差相差，因此，透射光与反射光的等倾干涉条纹是互补的。(3)透射光的等倾干涉条纹应当指出，当平板表面的反射率很低时，两支透射光的强度相差很大，因此条纹的可见度很低，而与其相比，反射光的等倾干涉条纹可见度要大得多。(3)透射光的等倾干涉条纹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对于空气—玻璃界面，接近正入射时所产生的反射光等倾条纹强度分布和透射光等倾条纹的强度分布.(3)透射光的等倾干涉条纹反射光强分布透射光强分布(3)透射光的等倾干涉条纹所以，在平行板表面反射率较低的情况下，通常应用的是反射光的等倾干涉。2）楔形平板产生的干涉——等厚干涉扩展光源中的某点S0发出一束光，经楔形板两表面反射的两支光相交于P点，产生干涉，其光程差为S0ABCPhθ1θ2由于在实用的干涉系统中，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计算公式代替，即h是楔形扳在B点的厚度;2是入射光在A点的折射角.2）楔形平板产生的干涉——等厚干涉考虑到光束在楔形板表面可能产生的“半波损失”，光程差应为2）楔形平板产生的干涉——等厚干涉显然，对于一定的入射角，光程差只依赖于反射光处的平板厚度h。因此，这种干涉称为等厚干涉.(1)等厚干涉条纹图样\扩展光源发出的光束，经透镜L1后被分束镜M反射,垂直投射到楔形扳G上，由楔形板上、下表面反射的两束光通过分束镜M、透镜L2投射到观察平面E上.SL1L2MGE(1)等厚干涉条纹图样不同形状的楔形板将得到不同形状的干涉条纹。下图给出了楔形平板(a)、柱形表面平板(b)、球形表面平板(c)、任意形状表面乎板(d)的等厚干涉条纹。(1)等厚干涉条纹图样不管哪种形状的等厚干涉条纹,相邻两亮条纹或两暗条纹间对应的光程差均相差一个波长,所以从一个条纹过渡到另一个条纹，平板的厚度均改变

/(2n).(2)劈尖的等厚干涉条纹当光垂直照射劈尖时，会在上表面产生平行于棱线的等间距干涉条纹。A1ABCC1nn0an0ΔLd相应亮线位置的厚度h，满足相应暗线位置的厚度h

，满足(2)劈尖的等厚干涉条纹棱线总处于暗条纹的位置。在棱线处上、下表面的反射光总是抵消,则在棱线位置上总为光强极小值就是很自然的了。(2)劈尖的等厚干涉条纹若劈尖上表面共有N个条纹，则对应的总厚度为(2)劈尖的等厚干涉条纹式中，N可以是整数，亦可以是小数。相邻亮条纹(或暗条纹)间的距离，即条纹间距为(2)劈尖的等厚干涉条纹从一个条纹过渡到另一个条纹，平板的厚度均改变

/(2n)。劈角

小，条纹间距大；反之，劈角

大，条纹间距小。因此，当劈尖上表面绕棱线旋转时,随着

的增大,条纹间距变小,条纹将向棱线方向移动。(2)劈尖的等厚干涉条纹由上式还可看出，条纹间距与入射光波长有关，波长较长的光所形成的条纹间距较大，波长短的光所形成的条纹间距较小。(2)劈尖的等厚干涉条纹k=0k=-1k=-2k=1k=2使用白光照射时，除光程差等于零的条纹仍为白光外,其附近的条纹均带有颜色，颜色的变化均为内侧波长短，外侧波长长。(2)劈尖的等厚干涉条纹(2)劈尖的等厚干涉条纹应用:（3）牛顿环S在一块平面玻璃上放置一曲率半径R很大的平凸透镜，在透镜凸表面和玻璃板的平面之间便形成一厚度由零逐渐增大的空气薄层。当以单色光垂直照射时，在空气层上会形成一组以接触点O为中心的中央硫、边缘密的圆环条纹，称为牛顿环。（3）牛顿环它的形状与等倾圆条纹相同，但牛顿环内圈的干涉级次小,外圈的干涉级次大，恰与等倾圆条纹相反。（3）牛顿环白光入射的牛顿环照片若由中心向外数第N个暗环的半径为r，则由牛顿环的实验图可知S（3）牛顿环因第N个暗环的干涉级次为(N+l/2)，故可由暗环满足的光程差条件写出由此可得（3）牛顿环还可得由该式可见，若通过实验测出第N个暗环的半径为r，在已知的情况下，即可算出透镜的曲率半径。（3）牛顿环应用:

牛顿环除了用于测量透镜曲率半径只外，还常用来检验光学零件的表面质量。（3）