清华大学物理光学课件(第5节).pdf

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1、精密仪器系精密仪器与机械学系12013-5-71精密仪器系精密仪器与机械学系22013-5-72精密仪器系精密仪器与机械学系分波面干涉与分振幅干涉的比较divisionofwave-frontpωbS*分波阵面干涉β有限大小光源（β·b≤λ条件）非定域条纹（清晰）λ分波面干涉b=cβ亮度不够问题：条纹亮度与清晰度矛盾2013-5-73精密仪器系精密仪器与机械学系分振幅干涉p·divisionofamplitudeS*扩展光源分振幅干涉（β=0条件）薄膜定域条纹用分振幅法实现β=0的干涉兼顾条纹亮度和清晰度2013-5-74精密仪器系精密仪器与机械学系一、干涉条纹的定域非定域条纹：单色

2、点源形成的干涉条纹；定域条纹：扩展光源形成的干涉条纹。扩展光源上不同的点在空间某点引入不同的光程差变化δΔ，影响条纹可见度。2013-5-75精密仪器系精密仪器与机械学系干涉条纹的定域：能够得到清晰干涉条纹的区域。平板干涉的优点:分振幅法，可以实现β=0的干涉，可用面光源，大小不受限制条纹定域面:能看到清晰而明亮的干涉条纹的面按β=0作图，由相干光束交点的空间轨迹来确定定域面2013-5-76精密仪器系精密仪器与机械学系7二、平行平板产生的等倾干涉1、强度分布2、等倾干涉条纹3、透射条纹2013-5-77精密仪器系精密仪器与机械学系1、强度分布：I()PII=++2IIkcos∆12

3、12平行平板干涉定域面在无穷远（或透镜焦面）λ光程差∆=nABBCnAN()+-′+2λ=+2-nABnAN′2λ∆=2nhcosθ+22Δ～n,h,θ21()θ平行平板，n均匀，h为常数θ()θ⇒∆21等倾条纹2013-5-78精密仪器系精密仪器与机械学系2、等倾干涉条纹光源2013-5-79精密仪器系精密仪器与机械学系等倾干涉条纹的特点：①入射角相同的光线，光程差相同，形成同一条干涉条纹（即等倾条纹）②垂直于平板方向上干涉条纹，是一些同心圆环③增大光源，亮度增加，不影响条纹分布和可见度④光程差在θ=0时最大，最大干涉级在中心。1λ∆+＝2nh=mλ（m--条纹级次）中心22013

4、-5-710精密仪器系精密仪器与机械学系（1）条纹的角半径θ1N——从中心向外数第N个亮纹对透镜中心的倾角θ1N条纹半径r=f·θN1Nθ的求法：1N第N个亮纹对于中心处的干涉级差n’nh两处程差变化1nλ1θ≈−N+q1Nn'h相应条纹角半径中心干涉级小数2013-5-711精密仪器系精密仪器与机械学系1θ1N∝板越厚，半径越小（N相同时）hθ∝nλ折射率越大、波长越长，半径越大1N（2）条纹角间距Δθ1——相邻条纹对透镜中心的张角λnλ由得mnλθ=+2hcos：dθ=21222nh′sinθ111即：∆∝⋅θ1表示条纹里疏外密，hθ1平板越厚，条纹越密2013-5-712精密仪

5、器系精密仪器与机械学系平行平板干涉特点•定域条纹，定域面在无穷远或透镜焦面（β=0作图求取）•等倾条纹，在垂直于平板方向上是同心圆环111•θλ∝⋅n;∆θ1∝⋅1Nhhθ1中心程差最大，条纹呈内疏外密分布；板越厚，条纹越密，条纹半径越小。2013-5-713精密仪器系精密仪器与机械学系3、透射条纹（与反射条纹比较）相同：①定域条纹，在无穷远或透镜焦面；②Δ~θ1为等倾条纹不同：①∆=2cnhosθ2②条纹可见度差2013-5-714精密仪器系精密仪器与机械学系15三、楔形平板产生的等厚干涉1、定域面和定域深度2、强度分布3、等厚干涉条纹4、白光条纹2013-5-715精密仪器系精密

6、仪器与机械学系1、定域面和定域深度定域面——扩展光源下，由β=0作图法求取两相干光束交点之轨迹曲面2013-5-716精密仪器系精密仪器与机械学系条纹定域的确定：两个光束的交点P当光源在无穷远时楔条纹的定域2013-5-717精密仪器系精密仪器与机械学系条纹定域的确定：两个光束的交点P2013-5-718精密仪器系精密仪器与机械学系定域深度——定域面前后一定范围内，可观测到条纹范围的尺度定域中心（面）由β=0作图决定；定域深度的大小由β=λ/b决定b小，定域深度大b→0时，β→∞，非定域条纹2013-5-719精密仪器系精密仪器与机械学系2、强度分布IPII()=++2IIcosk∆

7、（双光束干涉）1212∆=+−nn()ABBC′(AP-CP)考虑：楔板不太厚，楔角不大认为：A、C点接近，扩展光源上发出到P点的所有成对光线的h相同，得：λ∆=2nhcosθ+（半波损失）222013-5-720精密仪器系精密仪器与机械学系3、等厚干涉条纹考虑：①楔板上小观察范围，则θ1可视为常数②光源位于无穷远，θ为常数1λ则：Δ~nh（h），∆=2nhcosθ+22等厚条纹的产生和观察平行光正入射实用装置图：定域面在楔板附近（由β=0作图求）2013