武汉理工物理光学课件1415第十四五次课分振幅干涉.ppt

第十四、五次课 分振幅双光束干涉 一．定域性 二．平行平板产生的干涉——等倾干涉及其应用 三．楔形平板产生的干涉——等厚干涉及其应用 四．双臂式分振幅干涉装置 一．定域性 二．平行平板产生的干涉——等倾干涉及其应用 (一)光程差、定域面及等倾干涉等相关的知识 (二)等倾干涉的应用-海定格干涉仪、海定格条纹半径和间距及对比度 (一)、定域面、光程差及等倾干涉 三．楔形平板产生的干涉——等厚干涉及其应用 (一)、定域 (二)、楔形平板的等厚干涉条纹 (三)、等厚干涉的应用——几种观察等厚条纹的装置 (三)、等厚干涉的应用——几种观察等厚条纹的装置 1、玻璃角规 2、斐索干涉仪 3、牛顿干涉仪和牛顿环 四、双臂式分振幅干涉装置 (一)、迈克耳孙干涉仪 (二)、特怀曼-格林干涉仪 (三)、马赫-泽德干涉仪 (四)、科斯特干涉仪 (一)、迈克耳孙干涉仪 (二)、特怀曼-格林干涉仪 (三)、马赫-泽德干涉仪 (四)、科斯特干涉仪 1、玻璃角规 A B C α β γ 玻璃角规 2、斐索干涉仪 斐索干涉仪 S G P E L F 3、牛顿干涉仪和牛顿环 G R P0 P rp S L B h E 牛顿干涉仪 在近乎垂直观察的情形下，对应的光程差Δ为： R是待测表面半径。 空气隙上下表面反射时存在着附加的位相差。 这样条纹干涉级m和光程差的关系为： P0点的Δ=0，m0=-1/2，干涉强度为极小，所以P0点是暗纹。 利用适当放大倍率的测量显微镜测出中心外的rp，便可以求得R。 牛顿干涉仪的改进型 h G R P0 P rp S L B E R0 在许多情况下，半径R并不十分大，因而牛顿环过于密集，不易测量，这时可采用一个已知半径R0的标准凹球面(如果待测球面是凸的) 作为为“样板”代替平晶。 于是光程差变为： 仍然是圆环状的牛顿环。 R和R0的差别可以由视场内干涉条纹亮暗变化的周期数(即所谓的‘光圈数’)推算，光圈数越大，两个半径的差别越大。 待测表面偏离球面形状的局部误差可以由条纹偏离圆形的程度推算。 偏离程度与条纹间距的比值称为‘局部光圈’ΔN。ΔN=1表示局部的厚度误差为λ/2。 内容 迈克耳逊干涉仪是美国实验物理学家迈克耳逊于1881年设计的双光束干涉仪器。迈克耳逊和他的合作者莫雷用该仪器进行了“以太漂移”的实验、标定米尺、推断光谱线精细结构等三项著名实验。 利用该仪器可观察多种干涉条纹，它的调整方法在光学技术中有一定的代表性。 1907年两人因此仪器的发明以及应用获得诺奖。 1、干涉仪结构 2、干涉仪原理 3、用途举例 1、干涉仪结构 2、干涉仪原理 迈克尔孙干涉仪的主要特性 两相干光束在空间完全分开，并可用移动反射镜或在光路中加入介质片的方法改变两光束的光程差。 很多，例如：1)、测波长；2)、测厚度和折射率 ，将移过一条明纹； 时， 若长距离移动M1，使条纹移过N条，则： 从而测得波长为： 当M1平移 1)、测量波长 3、用途 现在用： 迈克耳逊曾用此法测定红镉线波长，并定义米。 干燥空气中 (t=15oC，P=1atm) ： 钠光源的两条临近强谱线的波长?1和?2，移动M1，当光程差满足 时， ?2光形成的明条纹处?1光形成暗条纹。这时条纹的对比度最小。 光谱线精细结构的测量 当M1镜继续移动时，两个条纹继续错开，条纹的对比度又逐渐增加，条纹逐渐清晰。当 时，条纹的对比度再次减小。 由上述两式，可得钠双线的波长差 2)、测厚度和折射率 (2)、如果介质厚度为t，n未知，条纹移N条，则： (1)、光程差Δ = 2d，插入介质片后光程差 Δ= 2d + 2(n ?1)t，则光程差变化为：Δ-Δ= 2(n-1)t ，于是有：2(n - 1)t =Δmλ ，其中Δm为条纹移动的数目。 于是得到介质片厚度为： 特怀曼干涉仪的应用图 a 用于检验棱镜质量 S M1 G L1 TP L2 M2 Π * * * 内容 *振幅分割型干涉是利用两个能部分分光的表面进行工作的。 *简单的情况是这两个表面是平面。 它们可以有两种排布：1)、夹着一层透明物质形成平板，对应的干涉装置叫做平板分振幅干涉装置，如果这两个表面平行，该平板称为平行平板，如果不平行，相互成一楔角，则平板就称为楔形平板； 2)、沿着两个互相垂直的方向分开，这样形成的干涉装置叫做双臂式分振幅干涉装置。 *这两个表面可以是曲面，曲面可以理解为无数个小平面组成，因而其排布无非也是以上两种。 例：n1=n3=1，n2=1.5， i110°， R1=0.04，R2=0.037，R3=6×10-5，R4=6×10-8，。。。。 可见R3光乃至更多的光束就可略去，只考虑R1光和R2光的干涉即可。 T1=0.92，T2=1.5×10-3，T3=