工程光学第六章浅析.ppt

一、双层膜 垂直于 界面入射光的反射比为 : 单层 膜反射比 比较知单层膜可等效于一个界面，其折射率为 等效界面折射率 的双层 膜系 令 可得双层 膜系全增透条件 与单层膜全增透条件 相比, 有两个折射率 可供匹配，容易实现全增透 即 二、多层高反膜 由 的高折射率层和低折射率层交替叠成的膜系 GHLHLH…LHA=G(HL)pHA， p=1,2,3，…… 相差越大，膜层数 越大，则反射率ρ越高 * \ * \ 多光束干涉的透射光强分布曲线 条纹锐度与反射率ρ有关 随着ρ增大， 极小值下降， 亮条纹宽度变窄。在ρ很大时，透射光的干涉条纹是在暗背景上的细亮条纹。与此相反，反射光的干涉条纹则是在亮背景上的细暗条纹，由于它不易辨别，故极少应用。能够产生极明锐的透射光干涉条纹， 是多光束干涉的最显著和最重要的特点。 条纹的半宽度图示 用条纹相位半宽度 描述条纹细锐程度 解得 因为 代入得： 显然， ρ愈大，Δδ愈小，条纹愈尖锐。 定义条纹精细度为： 反射比越大，精细度也越高。 条纹锐度除了用Δδ 表示外，还常用相邻两条纹间的相位差(2π)与条纹半宽度(Δδ)之比s表征， 频率特性 只有使δ=2mπ的光波长才能最大地透过该平行平板。所以，平行平板具有滤波特性。 相应于δ=2mπ的光波长为 6.5.2、法布里—珀罗干涉仪（F-P干涉仪） 一、结构和工作原理 注：平行玻璃板一般做得存在一小楔角，以防止未涂层表面反射光的干扰 迈克尔逊干涉仪产生的干涉条纹(a) 和法布里-珀罗干涉仪产生的干涉条纹(b)比较 透射光条纹的峰值位置不变，但后者条纹细锐的多，其条纹角半径和角间距计算公式相同。 且有 当干涉仪两板的内表面镀以金属膜时，必须考虑金属表面的反射时的位相变化 和金属吸收比 与无吸收时相比，透射光条纹的峰值强度降低了,严重时只有入射光强的几十分之一。 通常F-P干涉仪使用范围是h=1~200mm，有些特殊装置，h可大到1m。以h=5mm为例，最大干涉级次可达20000，可见这种仪器只适用于单色性很好的光源。 1、测量原理 有两个波长为λ1和λ2， λ2 =λ1+Δλ， 二、测量谱线的超精细结构 对中心附近条纹 对应的干涉级为 Δe e 又 Δe e 于是有： 其中 2、F-P的自由光谱区和分辨本领 自由光谱区：能够测量的最大波长差 级干涉条纹重叠，视场里看到一组条纹， 当 的 和 的 如果Δλ继续增大，则我们无法判断干涉条纹是否越级。 即F—P标准具得自由光谱区： 当干涉条纹重叠时， 也称作标准具常数 自由光谱区相当于仪器的测量范围，仪器的精度由分辨极限决定。 分辨极限 :能够分辨的最小波长差 瑞利判据:两个波长的亮纹只有当其和强度曲线中央的极小值低于两边极大值的0.81时才能被分辨开。即: 定义分辨本领： 令 在G点， 在F点， 即： 当 时，两个峰值才恰能分辨开。 则 分辨本领： 0.97s称为标准具的有效光束数，记为N，则A=mN。 三、用作激光器的谐振腔 激光工作物质在激励源的作用下，为激光的产生提供了增益。谐振腔为激光的产生提供了正反馈，并具有选模作用。激光器产生的激光振荡频率，实际上是一系列满足干涉最大条件的频率。 激光器的每一种输出频率称为振荡纵模，每一种输出频率的频宽称为单模线宽，相邻两个纵模间的频率间隔称为纵模间隔, 均可由法布里-珀罗干涉仪理论得出：  式中，n和L分别是谐振腔内介质的折射率和谐振腔长度 ; m是干涉级。由此可得纵模频率为 (1) 纵模频率 激光器输出的纵模频率实际上是满足法布里-泊罗干涉仪干涉亮条纹条件的一系列频率。在正入射情况下， 满足下面的关系： 2nL=mλ m=1, 2, 3… 相应的波长为 (2) 纵模间隔 可见， 它只与谐振腔长度和折射率有关。 (3) 单模线宽 因此，当光波包含有许多波长时，与相位差半宽度相应的波长差为 或以频率表示， 相应的谱线宽度为 谐振腔的反射率越高，或腔长越长，谱线宽度越小。 四、干涉滤光片 （2）利用多光束干涉原理实现滤光，主要有法布里——珀罗型干涉滤光片（类似于F-P干涉仪）、偏振滤光片 滤光片按其结构可分为两类：  （1） 吸收滤光片，它是利用物质对光波的选择性吸收进行滤光的。 例如， 红、 绿玻璃以及各种有色液体等，具体滤光性能可参看有关手册；  从原理上讲，可以制成在任何中心波长处、有任意带宽的滤光片。