平行平板的多光束干涉及其应用

第 六 节 平 行 平 板 的 多 光 束 干 涉及 其 应 用 主 要 内 容 平 行 平 板 的 多 光 束 干 涉 法 布 里 珀 罗 干 涉 仪 光 学 薄 膜 与 干 涉 滤 光 片 平 行 平 板 的 多 光 束 干 涉（ 一 ） 干 涉 场 的 强 度 分 布 公 式 ( ) 2 ( ) 4 ( ) 6 ( )( ) , ( ) , ( ) , ( ) ,i i i itt A tt r A tt r A tt r A 1 2n0nn0 hw ppLL透 镜 焦 平 面 上 产 生 多 光 束 干 涉相 邻 两 支 光 的 光 程 差 所 引 起 的 相 位 差 为 ：24 cosnh ( ) ( )1( ) 2 ( )2( ) 4 ( ) 23( ) 2( 1) ( ) ( 1)( ) ,( ) ,( ) ,( )t it i it i it p i i ppA tt AA tt r A eA tt r A eA tt r A e r， tr ， tA(i)透 射 光 的 复 振 幅 为 ：透 射 光 振 幅 分 别 为 ：合 成 波 透 射 光 在 P点 复 振 幅 ：( ) ( )2 ( )1t iittA Ar e ( ) ( ) ( )* ( )211 sin 2t t t iI A A IF 振 幅 反 射 系 数 和 透 射 系 数 满 足 ： 2 2 11 1r r tt rtt r 和P点 光 强 为 ： 241F 其 中 ( ) ( ) ( )* ( )211 sin 2t t t iI A A IF 241F 为 精 细 度 系 数其 中透 射 光 在 P点 的 光 强 ：反 射 光 在 P点 的 光 强 ： 2( ) ( ) ( )* ( )2sin 21 sin 2r t t iFI A A IF ( ) ( ) ( )r t iI I I（ 二 ） 干 涉 条 纹 的 特 点 2 2 1m m 和 m=0, 1, 2,其 相 应 的 透 射 光 干 涉 光 强 为 ： ( ) ( )11t i t iM mI I I IF 和平 行 平 板 的 多 光 束 干 涉 如 双 光 束 干 涉 一 样 ， 仍 是 等 倾 条 纹 ， 其 亮 纹 和 暗 纹 分 别 为 ：结 论 ： 不 论 对 透 射 光 还 是 反 射 光 ， 形 成 亮 纹 和 暗 纹 的 条 件 与 双 光 束 完 全 相 同 ， 因 此 条 纹 的 位 置 相 同 。 干 涉 场 的 对 比 度 由界 面 的 反 射 比 来 确 定 。 不 同 反 射 率 下 透 射 光 强 度 与 位 相 差 关 系 不 同 反 射 率 下 反 射 光 与 位 相 差 的 关 系 （ 三 ） 干 涉 条 纹 锐 度 和 精 细 度 ( ) ( )/t iI I 2m10.5 条 纹 的 半 宽对 m级 条 纹 ， 两 个 半 强 度 点 的 相 位 差 分 别 是 ：4 2(1 )F 2 22 2m m 和 带 入 透 射 光 强 公 式 ， 可 解 得 条 纹 的 相 位 差 半 宽 或 者 锐 度条 纹 的 精 细 度 ： 相 邻 条 纹 相 位 差 与 条 纹 锐 度 之 比 ：2 1F 2s =当 反 射 比 越 大 ， 锐 度 越 小 ， 精 细 度 越 大 ， 条 纹 越 细 锐 。 法布里珀罗干涉仪 Fabry-Prot interferometer 为了得到十分狭窄、边缘清晰、十分明亮的干涉条纹，采用位相差相同的多光束干涉系统。一、实验装置面光源 s 放在透镜L1的焦平面上 。接收屏s放在透镜L2的焦平面上。透明板G 1/G2，其相向的平面上镀有高反射膜，要求镀膜表面很平（两反射平面的平面度不超过1/201/100波长）。不变，法布里珀罗标准具。改变，法布里珀罗标准干涉仪。1 2GG h 法布里珀罗标准具的干涉花样 光源 s发出的光在GG之间多次反射，透出的平行光在L2的焦平面上形成等倾干涉条纹 与迈克耳孙干涉仪的比较 相当于迈克耳孙等倾干涉，相邻两透射光的光程差表达式与迈克耳孙干涉仪的完全相同，所以条纹的形状、间距、径向分布很相似。相同点：不同点：迈克耳孙干涉仪为等振幅的双光束干涉（为什么？）法布里珀罗干涉仪为振幅急剧减少的多光束干涉亮条纹极其细锐 FP干 涉 仪 的 应 用 测 量 非 常 接 近 的 两 条 光 谱 线 的波 长 差 设 =2-1， = (2+1)/2， 被测 量 的 2和 1的 亮 纹 级 数 为 m2和 m1， m= m2- m1， 条 纹 间隔 e， m2和 m1纹 的 间 隔 e 由 m=2h/(12)=e/e， 得到 = e 2/(2he) e= e时 的 = () S.R= 2/(2h)自 由 光 谱 范 围 ee二 ： 激 光 谐 振 腔一 、 精 细 光 谱 分 析 多 光 束 干 涉 原 理 在 薄 膜 理 论 中 的 应 用 薄 膜 ： 在 玻 璃 或 金 属 等 基 片 的 光 滑 表 面 上 ，用 物 理 、 化 学 方 法 生 成 的 透 明 介 质 膜 。 薄 膜 的 用 途 ： 增 强 原 基 片 的 光 学 性 能 ， 如增 强 透 射 率 、 增 强 反 射 率 、 调 整 光 束 的 光谱 分 布 等 第 十 二 章 作 业 P.334 第 1、 2、 3、 6、 8、 9、 10、 11、 15