工程光学-第12.5节 平行平板的多光束干涉及其应用.ppt

* * * * * * * * 深圳大学光电工程学院 第十二章光的干涉和干涉系统 深圳大学光电工程学院 本章内容 §12.1 光波干涉的条件 §12.2 杨氏干涉实验 §12.3 干涉条纹的可见度 §12.4 平板的双光束干涉 §12.5 平行平板的多光束干涉及其应用 §12.6 现代干涉技术和干涉系统 深圳大学光电工程学院 §12.5 平行平板的多光束干涉及其应用 平行平板多光束干涉的条件 平板的反射场和透射场均存在多束光 一般：反射比?? = 0.04 ? 只需考虑反射光的 双光束干涉 I1=0.04 I2=0.037 I0=1 I3=5.9?10-5 I1?=0.962=0.92 I2?= 0.0015 n? n h n? ?1 ?2 深圳大学光电工程学院 §12.5 平行平板的多光束干涉及其应用 平行平板多光束干涉的条件 平板的反射场和透射场均存在多束光 一般：反射比?? = 0.04 ? 只需考虑反射光的 双光束干涉 高反射比：如? = 0.9 ? 各束光强度接近（除I1) ? 需考虑多光束干涉 ? 实际应用是多采用透射光的多光束干涉 I1=0.9 I2=0.009 I3=0.0073 I1?=0.12=0.01 I2?= 0.0081 n? n h n? ?1 ?2 I4=0.00577 I3?= 0.00656 I0=1 深圳大学光电工程学院 §12.5 平行平板的多光束干涉及其应用 干涉场的强度分布 光程差与相位差： 相邻光束： 界面的反射与透射： n??n n?n? 振幅反射系数： r r? 振幅透射系数： t t? 各束光的复振幅： n? n h n? ?1 ?2 P ? P 透射率 反射率 深圳大学光电工程学院 §12.5 平行平板的多光束干涉及其应用 干涉场的强度分布 透射光干涉： ? 合复振幅： ? 透射光强分布： n? n h n? ?1 ?2 P ? P 等比数列 深圳大学光电工程学院 §12.5 平行平板的多光束干涉及其应用 干涉场的强度分布 透射光干涉： ? 合复振幅： ? 透射光强分布： 等比数列 深圳大学光电工程学院 §12.5 平行平板的多光束干涉及其应用 干涉场的强度分布 透射光干涉： ? 透射光强分布： 反射光干涉： 或直接： 定义精细度系数： （能量守恒） 深圳大学光电工程学院 §12.5 平行平板的多光束干涉及其应用 条纹分析： 1. 光强分布： 相位差： 对于透射光： 亮纹： 暗纹： 对于反射光： 亮纹： 暗纹： 深圳大学光电工程学院 §12.5 平行平板的多光束干涉及其应用 条纹分析： 几个结论： 1）反射光干涉场与透射光干涉场亮暗条纹互补 2）反射场干涉条纹对比度好 3）透射场的亮条纹亮 不同反射率条件下 透射光条纹的强度 分布曲线： ?? ? 条纹变细锐 ??1时 ? 暗背景上的极 细锐亮纹 It /Ii ? F=0.2 ?=0.046 F=2 ?=0.27 F=20 ?=0.64 F=206 ?=0.87 1 0 深圳大学光电工程学院 §12.5 平行平板的多光束干涉及其应用 条纹分析： 条纹的锐度??：条纹的相位半宽度 条纹的精细度s： It /Ii 1 0 ? 1 2 ??1 ?? 很小 ??1 精细度很高 深圳大学光电工程学院 §12.5 平行平板的多光束干涉及其应用 法布里-珀罗干涉仪： 结构和工作原理： F-P干涉仪：一块板固定，另一块板可以移动以改变距离 h F-P标准具：两板间加平行隔圈，保证距离不变并严格平行 （F-P interferometer） 玻璃/石英板 扩展光源 （镀高反膜） （etalon） 干涉级很高 单色性要求高 深圳大学光电工程学院 §12.5 平行平板的多光束干涉及其应用 法布里-珀罗干涉仪： 应用：光谱线超精细结构研究 设光源中含有两条谱线：?1和?2，?2=?1+?? 中心附近对应干涉级分别为m1和m2 （F-P interferometer） 测?e和e ? 求?? 深圳大学光电工程学院 §12.5 平行平板的多光束干涉及其应用 法布里-珀罗干涉仪： 应用：光谱线超精细结构研究 ? 自由光谱范围（能测量的最大波长差）？ （F-P interferometer） ? 称为“标准具常数”或“自由光谱范围” （最大量程） 深圳大学光电工程学院 §12.5 平行平板的多光束干涉及其应用 法布里-珀罗干涉仪： 应用：