平板的雙光束干涉

1、1光的空間相干性光的空間相干性c1S2S1S 2Slbc1S 2S Cb光源的臨界寬度光源的臨界寬度12.4 平板的雙光束干涉平板的雙光束干涉Cb 0分振幅法產(chǎn)生干涉的實驗裝置因其分振幅法產(chǎn)生干涉的實驗裝置因其既可以使用既可以使用擴(kuò)展擴(kuò)展光源光源，又可以獲得可見度的干涉條紋，又可以獲得可見度的干涉條紋，解決了條紋，解決了條紋亮度和可見度的矛盾而被廣泛地應(yīng)用。亮度和可見度的矛盾而被廣泛地應(yīng)用。2二、平行平板產(chǎn)生的干涉平行平板產(chǎn)生的干涉等傾干涉等傾干涉由擴(kuò)展光源發(fā)出的一束光經(jīng)平行平板的上下表面的由擴(kuò)展光源發(fā)出的一束光經(jīng)平行平板的上下表面的反射和折射后，將在在反射和折射后，將在在無窮遠(yuǎn)處無窮遠(yuǎn)處，或

2、者，或者透鏡焦平面透鏡焦平面上上相遇。由于在相遇位置，兩束光來自于同一光線相遇。由于在相遇位置，兩束光來自于同一光線SA，因此能夠產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，并且干涉孔徑角，因此能夠產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，并且干涉孔徑角=0ACBN n nnd1S3221( )2 sin(32)n ABBCn ANh nn 光束光束1和和2兩者之間的光程差為兩者之間的光程差為如果平板是絕對均勻的，折射率如果平板是絕對均勻的，折射率 n 和厚度和厚度 h 均為常均為常數(shù)數(shù)，則光程差只決定于入射光在平扳上的入射角則光程差只決定于入射光在平扳上的入射角1。等傾干涉等傾干涉：具有相同入射角的光經(jīng)平板兩表面反射：具有相同入射角的光經(jīng)平板兩表面

3、反射所形成的反射光，在其相遇點上有相同的光程差，所形成的反射光，在其相遇點上有相同的光程差，也就是說也就是說, 凡入射角相同的光，形成同一干涉條紋凡入射角相同的光，形成同一干涉條紋。nnABC121NnSh24產(chǎn)生等傾干涉的裝置如圖：產(chǎn)生等傾干涉的裝置如圖：透鏡光軸與平行平板透鏡光軸與平行平板 G 垂直時垂直時，等傾干涉條紋是一，等傾干涉條紋是一組組同心圓環(huán)同心圓環(huán)，其中心對應(yīng)，其中心對應(yīng)l = 2= 0 的干涉光線，即的干涉光線，即透鏡光軸上透鏡光軸上。5因為光程差越大，對應(yīng)的條紋干涉級次越高。因為光程差越大，對應(yīng)的條紋干涉級次越高。所以愈所以愈接近等傾圓環(huán)中心，其相應(yīng)的入射光線的角度接近等

4、傾圓環(huán)中心，其相應(yīng)的入射光線的角度 2 愈愈小小，光程差愈大，光程差愈大，干涉條紋級數(shù)愈高干涉條紋級數(shù)愈高。2cos (33)2nh 2考慮到半波損失，光程差改寫為考慮到半波損失，光程差改寫為光程差光程差 = m(m = 0,1,2)的位置為的位置為亮條紋亮條紋；光程差光程差 = (m+1/2) 的位置為的位置為暗條紋暗條紋。121 2 ( )2 cosI PIII Ik干涉場某一點的干涉強(qiáng)度表示為干涉場某一點的干涉強(qiáng)度表示為6條紋角半徑：條紋角半徑：條紋半徑對透鏡中心的張角條紋半徑對透鏡中心的張角角半徑表征了條紋的半徑大小角半徑表征了條紋的半徑大小平板厚度越大，條紋角半徑就越小，條紋半徑越小

5、平板厚度越大，條紋角半徑就越小，條紋半徑越小111 ()NnNqnh 361N中心亮條紋中心亮條紋0.5q 中心暗條紋中心暗條紋1q f條紋半徑：條紋半徑：1Nrf7條紋的角間距：條紋的角間距：相鄰條紋相鄰條紋對透鏡中心的張角之差對透鏡中心的張角之差121 ()2 NNnnh37角間距表征了相鄰兩條紋之間的距離角間距表征了相鄰兩條紋之間的距離靠近中心的條紋較疏，離中心越遠(yuǎn)的條紋約密，里靠近中心的條紋較疏，離中心越遠(yuǎn)的條紋約密，里疏外密疏外密1Nf8較厚的平行平板產(chǎn)生的等較厚的平行平板產(chǎn)生的等傾干涉圓環(huán)，其半徑要比傾干涉圓環(huán)，其半徑要比較薄的平板產(chǎn)生的較薄的平板產(chǎn)生的圓環(huán)半圓環(huán)半徑小徑小。愈向邊

6、緣愈向邊緣，條紋愈密條紋愈密。111 ()NnNqnh 36121 ()2 NNnnh379透射光的等傾干涉條紋透射光的等傾干涉條紋2cosnh 2SA n nnh12LP由光源由光源 S 發(fā)出、透過平板發(fā)出、透過平板和透鏡到達(dá)焦平面上和透鏡到達(dá)焦平面上 P 點點的兩支光同樣可以產(chǎn)生等的兩支光同樣可以產(chǎn)生等傾干涉條紋。不過傾干涉條紋。不過兩束光兩束光之間沒有附加半波光程差之間沒有附加半波光程差經(jīng)平板產(chǎn)生的兩支透射光和兩支反射光的光程差恰好經(jīng)平板產(chǎn)生的兩支透射光和兩支反射光的光程差恰好相差相差 / 2，相位差相差相位差相差 ，因此因此，透射光與反射光的等透射光與反射光的等傾干涉條紋是互補(bǔ)的傾干涉

7、條紋是互補(bǔ)的。10三、楔形平板產(chǎn)生的干涉三、楔形平板產(chǎn)生的干涉等厚干涉等厚干涉()()n ABBCn APCP 擴(kuò)展光源中的某點擴(kuò)展光源中的某點 S0 發(fā)出一束光，經(jīng)楔形發(fā)出一束光，經(jīng)楔形板兩表面反射的兩支板兩表面反射的兩支光相交于光相交于 P 點，產(chǎn)生點，產(chǎn)生干涉，其光程差為干涉，其光程差為NoImageNoImageNoImageNoImageNoImageNoImageNoImageNoImageNoImageNoImageS0ABCPh12 nn n在實用的干涉系統(tǒng)中，板的楔角都不大可以近似地利在實用的干涉系統(tǒng)中，板的楔角都不大可以近似地利用平板的計算公式代替，光程差應(yīng)為用平板的計算公

8、式代替，光程差應(yīng)為h 是楔形扳在是楔形扳在 B 點的厚度點的厚度;2 是入射光在是入射光在 A 點的折射角點的折射角.2cos+ (38)2nh 211對于一定的入射角，光程差對于一定的入射角，光程差只依賴于反射光處的平板厚只依賴于反射光處的平板厚度度 h。因此，這種干涉稱為。因此，這種干涉稱為等厚干涉等厚干涉。棱線總處于暗條棱線總處于暗條紋的位置紋的位置。SL1L2MGEBBPP2cos+ (38)2nh 2A1NoImageNoImageNoImageABCC1nnaned條紋間距：條紋間距：相鄰亮條紋相鄰亮條紋(或暗或暗條紋條紋)間的距離間的距離2en平板厚度的變化：平板厚度的變化：2h

9、n12hb b解釋：條紋出現(xiàn)彎曲的原因解釋：條紋出現(xiàn)彎曲的原因13干涉條紋的定域與非定域干涉條紋的定域與非定域兩個單色相干點光源兩個單色相干點光源在空間任意一點相遇，總有一個在空間任意一點相遇，總有一個確定的光程差，從而產(chǎn)生一定的強(qiáng)度分布，并且能夠確定的光程差，從而產(chǎn)生一定的強(qiáng)度分布，并且能夠觀察到清晰的干涉條紋，這種干涉稱為非定域干涉。觀察到清晰的干涉條紋，這種干涉稱為非定域干涉。SS1S2雙棱雙棱鏡鏡Dd14S S0Px1S2SPxldD1r2r1R2R如果一個如果一個單色擴(kuò)展光源單色擴(kuò)展光源，由于光的空間相干性的影響，由于光的空間相干性的影響，在空間任意一點，光源上每一點發(fā)出的到達(dá)該點的

10、兩在空間任意一點，光源上每一點發(fā)出的到達(dá)該點的兩束光的光程差不同，產(chǎn)生各自的一組干涉條紋。這些束光的光程差不同，產(chǎn)生各自的一組干涉條紋。這些干涉條紋之間有相對位移，因此，所觀察到的干涉條紋之間有相對位移，因此，所觀察到的干涉條干涉條紋可見度隨著觀察地點不同而變化，紋可見度隨著觀察地點不同而變化，這種干涉稱為這種干涉稱為定定域干涉域干涉。能夠觀察到清晰條紋的區(qū)域成為定域區(qū)。能夠觀察到清晰條紋的區(qū)域成為定域區(qū)定域干涉是擴(kuò)展光源的特征定域干涉是擴(kuò)展光源的特征。15對于特定的裝置，如何判斷定域或者非定域干涉對于特定的裝置，如何判斷定域或者非定域干涉定域干涉包括寬展單色光源，復(fù)色點光源和寬展膚定域干涉包括寬展單色光源，復(fù)色點光源和寬展膚色光源。色光源。單色點光源干涉定域與否判斷方法：相遇干涉的兩單色點光源干涉定域與否判斷方法：相遇干涉的兩條光線是否是從條光線是否是從同一條入射光線同一條入射光線