多光束干涉原理PPT演示文稿

1、1.10 多光束干涉多光束干涉(multiple-beam interference) 1 多光束干涉的原理多光束干涉的原理 多個光波相干迭加時，出現(xiàn)多光束干涉現(xiàn)象多個光波相干迭加時，出現(xiàn)多光束干涉現(xiàn)象 干涉條紋隨光程差（位相差）的變化不再是余弦關(guān)系干涉條紋隨光程差（位相差）的變化不再是余弦關(guān)系 多光束干涉的途徑：多光束干涉的途徑： 振幅分割振幅分割-薄膜或介質(zhì)分界面的多次反射或透射薄膜或介質(zhì)分界面的多次反射或透射. 波前分割波前分割-多縫或光柵取代多縫或光柵取代young干涉中的雙縫干涉中的雙縫; 波前分割波前分割 -多縫的干涉多縫的干涉提高介質(zhì)表面的反射率，使多束反射光或透射光參與干涉提高

2、介質(zhì)表面的反射率，使多束反射光或透射光參與干涉 介質(zhì)表面上的多次反射和透射介質(zhì)表面上的多次反射和透射多次反射和透射產(chǎn)生的多光束干涉多次反射和透射產(chǎn)生的多光束干涉夏爾.法布里charles fabry (1867-1945)阿爾弗雷德.珀羅 alfred perot (1863-1925)1897年發(fā)明法布里珀羅空腔諧振器 20世紀(jì)50年代中期，肖洛與美國著名物理學(xué)家湯斯共同研究微波激射問題。當(dāng)湯斯提出受激輻射放大原理時，肖洛第一個提出運(yùn)用沒有側(cè)壁的開放式法布里-珀羅腔作振蕩器的設(shè)想。1960年，他和湯斯研制出第一臺激光器。 法布里珀羅干涉儀 為了得到十分狹窄、邊緣清晰、十分明亮的干涉條紋，采用

3、位相差相同的多光束干涉系統(tǒng)。一、實驗裝置面光源 s 放在透鏡l1的焦平面上 。接收屏s放在透鏡l2的焦平面上。透明板g1/g2，其相向的平面上渡有高反射膜，要求渡膜表面很平（與標(biāo)準(zhǔn)樣板的偏差不超過1/201/50波長）。不變，法布里珀羅標(biāo)準(zhǔn)具。改變，法布里珀羅標(biāo)準(zhǔn)干涉儀。12ggh法布里珀羅標(biāo)準(zhǔn)具的干涉花樣 光源 s發(fā)出的光在gg之間多次反射，透出的平行光在l2的焦平面上形成等傾干涉條紋ha0i1ggn2i2i3i1i1i2i2i3i11i22i33二、實驗原理 設(shè)度銀面的反射率為20aaa則其折射率為2011aa0011aaai1（折）：i1（反）：0111aaai11（折）：01111aa

4、ai2（反）：0121aaai22（折）：02222)1 ()1 (aaaag透射光i11i22i33i44 振 幅01a0)1 (a02)1 (a03)1 (a 透射光相互平行，通過l2在焦平面上形成薄膜干涉條紋。 兩束透射光的位相差：位 相0i22 與 i11：22cos2ihn22cos42ihni33 與 i11：22i44 與 i11：33若設(shè)i11位相為0，則i22位相為 ， i33位相為 ， 223等比數(shù)列等差數(shù)列振幅 按等比數(shù)列減少，公比 1位相 按等差數(shù)列增加，公差 結(jié)論與邁克耳孫干涉儀的完全相同。三、光強(qiáng)計算多束透射光疊加的合振幅（計算過程見附錄1-5）：2sin)1 (4

5、122202aa愛里函數(shù)2sin)1 (411222)1 (4f精細(xì)度，描述干涉條紋的細(xì)銳程度四、極值條件)2 , 1 , 0(2kk時，)2 , 1 , 0(12kk0maxaa振幅極大時，0min11aa振幅極小11maxminaa可見度愈顯著由2sin)1 (4122202aa討論 a與 的關(guān)系0無論 如何，a幾乎不變1,4 ,2 , 0時，a=amax，2sin)1 (4122202aa稍有偏離，a0。由 作愛里函數(shù)曲線亮條紋寬度縱坐標(biāo)為透射光干涉的相對光強(qiáng)暗條紋強(qiáng)度條紋的銳度和可見度！ 改變，不同波長的最大值出現(xiàn)在不同的方向，成為有色光譜。 與邁克耳孫干涉儀的比較 相當(dāng)于邁克耳孫等傾

6、干涉，相鄰兩透射光的光程差表達(dá)式與邁克耳孫干涉儀的完全相同，所以條紋的形狀、間距、徑向分布很相似。相同點(diǎn)：不同點(diǎn)：邁克耳孫干涉儀為等振幅的雙光束干涉（為什么？）法布里珀羅干涉儀為振幅急劇減少的多光束干涉亮條紋極其細(xì)銳 復(fù)色光入射22cos4ihn隨 應(yīng)用研究光譜線超精細(xì)結(jié)構(gòu)的工具激光諧振腔借用了其工作原理 1 （98%以上）時的情形各束透射光的振幅基本相等 aa0等振幅的多光束干涉，合振幅為（計算過程見附錄1-6）：21sin21sin22202naaa0 每束光振幅n 光束總數(shù) 相鄰兩束光之間的位相差21sin21sin22202naa222221sin21sinlimnnj)2, 1, 0(2jj條件2022ana最大主最大)2, 1(21jjn2的整數(shù)倍nj 2nnjj2, 02, 1條件0a最小若j 取 0 或 n 的整數(shù)倍，則最小條件變成主最大