《光的干涉和干涉儀》PPT課件

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1、第3章光的干涉和干涉儀分振幅干涉3.6平行平板產(chǎn)生的干涉——等傾干涉3.7楔形平板產(chǎn)生的干涉——等厚干涉3.8用牛頓環(huán)測(cè)量透鏡的曲率半徑3.10邁克爾遜干涉儀分振幅干涉分波面干涉:1、空間相干性要求b或?s2、光源太弱分振幅干涉:1、時(shí)間相干性Lc>2h2、擴(kuò)展光源產(chǎn)生分振幅:玻璃平板夾于兩塊玻璃板間的空氣薄層“虛平板”平行平板：等傾干涉楔形平板：等厚干涉分振幅雙光束干涉（divisionofamplitude）§3-6-1條紋的定域1、非定域條紋：——點(diǎn)光源點(diǎn)光源S照射平行平板:從S出發(fā)的兩支

2、光相遇到P。由于P點(diǎn)任意,在任何位置都會(huì)得到清晰的干涉條紋，稱為非定域條紋。條紋是同心圓。S?PS1S2§3-6平行平板干涉——等傾干涉2、定域條紋：——擴(kuò)展光源光源以S為中心擴(kuò)展，光源上各點(diǎn)在P點(diǎn)附近產(chǎn)生的條紋之間有位移，所以P點(diǎn)附近條紋的可見(jiàn)度將要降低。在平行平板時(shí)的某個(gè)平面，其可見(jiàn)度也不降低，這個(gè)平面稱為定域面，所觀察到的條紋稱為定域條紋。PEDn’nn’CNShA?1?2BF定域面：根據(jù)關(guān)系式b＝λ/β，令β＝0來(lái)確定。如果bβ<λ，P點(diǎn)可以觀察到條紋；如果b＝bc=λ/β，條紋消失。對(duì)

3、平行平板，由β＝0的作圖法所確定的定域面離平板無(wú)窮遠(yuǎn)。AD和CE代表的兩個(gè)出射光波是入射光波以振幅分割法分解出來(lái)的。PEDn’nn’CNShA?1?2BF§3-6-2等傾干涉條紋1、光程差和等傾條紋從光源S出發(fā)的到達(dá)物鏡焦平面上任一點(diǎn)P的兩支光SADP和SABCEP，是由同一入射光SA分出的，并且離開(kāi)平行平板時(shí)互相平行，它們的光程差是:PEDn’nn’CNShA?1?2BF當(dāng)平板兩邊介質(zhì)的折射率小于或大于平板的折射率時(shí)，從平板兩表面反射的兩支光中有一支光發(fā)生“半波損失”，此時(shí)需要加上附加程差λ/

4、2，當(dāng)平板折射率介于兩邊介質(zhì)的折射率之間時(shí)，沒(méi)有附加程差焦平面上的強(qiáng)度分布公式：亮暗干涉條紋取決于下列條件：亮紋：暗紋：具有相同入射角的光經(jīng)平板兩表面反射形成的反射光在其相遇點(diǎn)有相同的光程差，也就是說(shuō)，凡入射角相同的光就形成同一干涉條紋，出于這樣的原因，通常把這種干涉條紋稱為等傾條紋。等傾條紋與光源S位置無(wú)關(guān)，只與光的入射角有關(guān)，在采用擴(kuò)展光源照明時(shí)，條紋的可見(jiàn)度不會(huì)降低。這結(jié)論只在特定的觀察面上正確,定域在無(wú)窮遠(yuǎn)。亮條紋暗條紋m=0,1,2,…3.6.3、圓形等傾條紋海定格(Haidinger

5、)干涉儀1）海定格條紋等傾條紋的形狀與觀察望遠(yuǎn)鏡的方位有關(guān)，當(dāng)望遠(yuǎn)鏡物鏡的軸與平板垂直時(shí)，條紋是一組同心圓環(huán)，其中心對(duì)應(yīng)θ1＝θ2＝0的光線。2）在焦平面上，可看到一組等傾圓環(huán)條紋，每一圓環(huán)與光源各點(diǎn)發(fā)出的相同入射角的光相對(duì)應(yīng)。等傾條紋的位置只與形成條紋的光束入射角有關(guān)，而與光源的位置無(wú)關(guān)。因而光源的擴(kuò)大，只會(huì)增加干涉條紋的強(qiáng)度，而并不會(huì)影響條紋的可見(jiàn)度。設(shè)中心點(diǎn)的干涉級(jí)數(shù)為m0，3）干涉級(jí)數(shù)：可見(jiàn)條紋中心的干涉級(jí)次最大m0不一定是整數(shù)(即中心未必是最亮點(diǎn))m0=m1+q其中m1是最靠近中心的亮

6、條紋的整數(shù)干涉級(jí)，q<1中心從中心向外計(jì)算，第N個(gè)亮條紋的干涉級(jí)次為[m1-(N-1)]，則該條紋的角半徑可由下式求出或所以θ1和θ2都很小，4）條紋角半徑應(yīng)用：利用等傾圓條紋檢驗(yàn)平板的質(zhì)量條紋半徑計(jì)算條紋角間距等式兩邊求微分由折射定律可知θ1、θ2較小條紋的角間距可見(jiàn)：靠近中心，級(jí)數(shù)大，條紋疏，離中心越遠(yuǎn)，條紋越密特點(diǎn):1、愈接近等傾條紋中心，干涉級(jí)也愈高。h大則m大；2、條紋的半徑與成比例，平板愈厚條紋也愈密。3、靠近中心的條紋較疏，離中心愈遠(yuǎn)條紋愈密。干涉裝置中，光波長(zhǎng)600nm，平板厚度

7、h=2mm，折射率n=1.5，其下表面涂上高折射率介質(zhì)，透鏡焦距20cm，問(wèn)：1、在反射光方向觀察到圓環(huán)中心是亮還是暗？2、從中間向外，第10個(gè)亮環(huán)半徑是多少？3、第10個(gè)亮環(huán)處條紋間距多少？書(shū)P106例3.9檢驗(yàn)平板厚度均勻性的裝置中，移動(dòng)平板，通過(guò)望遠(yuǎn)鏡觀察條紋。（1）平板從A處移動(dòng)到B處，觀察到有10個(gè)暗紋向中心收縮并一一消失，決定AB兩處平板的厚度差（2）若所用的光源光譜寬為0.05nm，平均波長(zhǎng)為500nm，問(wèn)只能檢測(cè)多厚的平板（1）平行平板的光程差條紋收縮并消失可見(jiàn)平板厚度從A到

8、B減小條紋中心θ=0（2）光源相干長(zhǎng)度3.6.4透射等傾(透反射互補(bǔ))兩支透射光之間沒(méi)有附加的半波損失，其光程差為Δ=2nhcosθ可見(jiàn)度很低反射率較低時(shí)，兩支透射光的強(qiáng)度相差很大，透射光等傾干涉條紋的可見(jiàn)度很低§3-7楔型平板產(chǎn)生的干涉——等厚干涉楔形平板，點(diǎn)光源照明,空間任何平面上都可形成干涉條紋，這種條紋是非定域的。光源是擴(kuò)展光源，由于光源上每一點(diǎn)都產(chǎn)生自己的一組非定域條紋，干涉條紋不能夠在任何平面上看到，條紋是定域的。S?sPS1S23.7.1定域面及定域深度1）定域面干涉定域面為空間曲