物理光学第二章.ppt

2、再在新基片上镀一层折射率为n1，层厚为λ0/4的膜 n1与新基片的界面为等效界面 3、此双层膜T=1的条件是 求解方法：等效界面法 1、先考虑n1到n2界面之反射，根据（2-57）式，有 2、再考虑光波从n0到n1膜层入射，其反射比为 （2.3-13） （2.3-14） （2.3-15） （2.3-16） 3、将（2-68）代入（2-70），可得到r，从而得到R=rr* 可简化计算 这种等效界面法可以推广至多层结构 （2.3-17） §2.3.3多层高反膜 由高折射率层H和低折射率层L交替组成的λ0/4膜，与空气和基片按的均为H层，其结构为 G，A代表基片和空气，膜层数为2p+1层，采用（注2-2）式的等效界面法推导，可以得到波长λ0处的反射率 周期数p愈多，膜系反射率R就愈高 （2.3-43） 表2-1列出了多层膜的等效折射率、反射率和透射率（不计吸收）的计算值 计算数据： 由计算结果可知： ①要获得高反射率，膜系的两侧最外层均应为高折射率，故 高折射率膜一定是奇数层 ②λ0/4膜系为奇数层时，层数愈多，反射率R愈大 ③上述膜系只对一种波长λ0成立，这个波长称为该膜系的中 心波长 不同层数2p+1的R-g或λ曲线（ g= λ0/λ） 随着膜层数的增加，高反带宽有一极限 （2.3-44） λ0=0.46μm，基片玻璃nG=1.5, 高折射率材料ZnS nH=2.35 低折射率材料MgF2 nL=1.38 §2.3.4干涉滤光片 滤光片---能从连续光谱中滤出所需波长的光学器件 干涉滤波片---利用光的干涉原理制作的滤光片 一、结构 G---基片 G‘---保护玻璃 H---高反射率nH的银膜 L---低折射率介质F 改写为 为F---P干涉仪的两个高反镜 LL为两高反镜的间隔层 -------此称F---P式干涉滤光片 二、三个参数 1、中心波长λ 正入射时，透射光极大的条件为 得中心波长 中心波长λ不是单值，随级数m而变 相邻干涉级（△m=1）之中心波长差为 2、透射带半宽度△λ1/2 据（2.2-21）式得 3、峰值透射率TM 不考虑吸收和散射，则TM=1 高反射有一定吸收和散射损耗A，则 一、迈克尔逊干涉仪结构（1） 特点：M1 和M2 垂直时是等倾 干涉，否则为等厚干涉 掌握： （1）系统结构 （2）M1或M2垂直于光线 移动时对条纹的影响 §2.4迈克尔逊干涉仪 光场的时间相干性 一、迈克尔逊干涉仪结构（2） 注意： （1）光程差变化量：△=2· △S （2）等倾干涉时采用点光源 历史上的贡献： （1）实验要证明光的载体以太的存在 （2）实验结果否认了以太的存在， 为爱因斯坦光速不变原理做了 实验例证 二、干涉条纹 1、等倾干涉 M2//M2’ 三、楔形平板产生的干涉----等厚干涉 楔形平板楔角很小，板厚也很小，两束 光在P点之光程差 一定的入射角，观察仪孔径角很小， θ2就一定，△仅与h有关，干涉条纹仅与h有关----等厚干涉 进一步约束条件，平行光，正入射，干涉条纹定域在平板表面，并用透镜观察 1、等厚干涉条纹图样 a.楔形平板 等距平行条纹 b.柱形平板 不等距平行条纹 c.球形板 同心圆条纹 d.任意形状 任意形状 共同点：相邻条纹代表厚度改变λ/2n 2、劈尖等厚干涉条纹 平行于棱边的等距平行条纹 亮线位置 棱线处m=0，为暗线 A1 A B C C1 n n0 a n0 ΔL d 暗线位置 3、牛顿环 S 中心向外第N个暗环之半径r 第N个暗环之干涉级次为（N+1/2），满足光程差条件： 则有： §2.2 平行平板的多光束干涉 一、干涉场的光强分布 1、光程差与位相差 相邻两条纹间的光程差和位相差 3、反射光合振幅和光强 平行平板反射产生的多光束干涉适用于F-P干涉仪情况 4、透射光的光强 5、等振幅，等位相差的多光束干涉 合振幅 合光强 N个相干光波，每个光波振幅为a，相邻光波在观察点的相位差为 多光束干涉因子 当 时,得最大光强 当 时,得最小光强 第m/最小 ∴ 这种等振幅多光束干涉适用于多缝衍射和衍射光栅 1、Ir , It的亮暗纹的条件 二、干涉条纹的特点 2、光强分布与φ关系 h为常数，为等倾干涉 3、条纹间隔 4、条纹半宽度 5、条纹精细度 N为条纹精细度 三、法布里---泊罗里干涉仪 1、仪器结构 特征: 两侧玻璃板为楔形 两内侧面镀高反射率膜,R0.9 两内侧面平行度达 1/20～1/100λ h不变---