12-6 平行平板的多光束干涉及其应用 物理光学 教学课件.ppt

（2）单层增反膜 增反 n越大反射比越高，常用的材料是ZnS，n＝2.38，单层膜的最大反射比33％ 2、双层膜 由 对于n0-n-nG单层l0/4膜 可以等效于一个界面，其折射率为 涂镀不同大小的n，可得到不同的 低折射率膜对应了低的等效界面折射率，有低的反射比（增透） 高折射率膜对应了高的等效界面折射率，有高的反射比（增反） 可应用于多层l0/4膜 对于双层膜 双层l0/4膜系全增透条件 得 双层膜有两个折射率可供匹配选取，达到全增透 注意： 全增透只对特定的l0满足 3、多层高反膜 由nh均为l0/4的高折射率层（ZnS）和低折射率层（MgF2）交替叠成的膜系，称为l0/4膜系，用符合表示为 G和A分别为玻璃基片和空气，H和L分别为高、低折射率层，2p＋1为膜层数 由等效界面法得 nH和nL分别为高、低折射率层得折射率 nH和nL相差越大，膜层数2p＋1越大，膜系的反射比就越高 （二）、干涉滤色片（ Interference filters） 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； ②干涉滤光片，它是利用多光束干涉原理实现滤光的。 前者由于使用的物质有限，不能制造出在任意波长处、具有所希望带宽的滤光片。 后者从原理上讲，可以制成在任何中心波长处、有任意带宽的滤光片。 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。（类似于间隔很小的F-P标准具） 干涉滤色片的结构 保护玻璃 片基G 介质膜F 银膜 干涉滤光片性能参数 1、滤色片的中心波长（透射比最大的波长） 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…级滤波片。 2、透射波长半宽度 已知，条纹的位相半宽度 思路：寻找出波长与位相的关系 已知 表示的是l1和l2的干涉圆环刚好相差一个波长差，对应的相位变化是2p。 因此： 有： 3、峰值透过比 不考虑吸收等损失 金属膜作干涉滤光片 红外滤光片 7层光学厚度nh相等： ZnS（n=2.38） MgF2（n=1.38） 光子晶体窄带滤波器 §12－6 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 L P 1、干涉场的强度分布 （1）光程差与位相差 （相邻光束之间） …干涉的结果。 ， ， ， 点的条纹是由： r r r A A A P 3 2 1 ~ ~ ~ 分别是界面的反射率和透射率 （3）各透射光线的复振幅 合振幅： （4）透射光的合振幅与光强分布 （5）透射光的光强分布 （6）反射光的光强分布 2、干涉条纹的特点 (1)互补性 该式反映了能量守恒的普遍规律，即在不考虑吸收和其它损耗的情况下，反射光强与透射光强之和等于入射光强。 若反射光因干涉加强，则透射光必因干涉而减弱，反之亦然。即是说，反射光强分布与透射光强分布互补。 (2)等倾性 由光强公式可以看出，干涉光强随 和 变化。在特定 条件下，干涉光强仅随 变化，因此干涉光强只与光束倾角有关，这正是等倾干涉条纹的特性。平行平板在透镜焦平面上产生的多光束干涉条纹是等倾条纹。 当实验装置中的透镜光轴垂直于平板时，所观察到的等倾条纹是一组同心圆环。 （3）亮暗条纹的条件与干涉场可见度 透射光是几乎全黑背景上的一组很细的亮纹组成。 反射光是均匀明亮背景上的很细的暗纹组成。 实际应用中常采用透射光的干涉条纹。 （4）光强分布与 的关系 随着反射率 的增大，透射光暗条纹的强度降低，亮条纹的宽度变窄，条纹的锐度和对比度增大 干涉图中心附近条纹较稀疏，边缘部分叫稠密。 二、法布里－泊罗干涉仪（一种多光束干涉装置） （一）仪器结构 法布里－泊罗标准具（F-P) 玻璃板或石英板 镀膜（提高表面的反射率） 隔圈 干涉条纹分析 一系列细锐的等倾亮纹 干涉级次取决于h，干涉级很高，只适于单色性很好的光源 内表面镀金属膜，有反射相位变化 及金属吸收比 相位差为 且有 （二）用作光谱线超精细结构的研究 1、测量原理 设光源中含有两条谱线：l1和l2，l2=l1+Dl 则：标准具在中心附近对应的干涉级为m2和m1。干涉级差为 对应于条纹的位移De 于是有： 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。 钠灯的双光谱Dl＝6nm 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