多光束干涉與光學(xué)薄膜課件

第四章多光束干涉與光學(xué)薄膜第四章1

上一章在討論平板的干涉時，僅僅討論了最先出射的兩光束的干涉問題，這是在特定條件下采取的一種近似處理方法。事實上，光束在平板內(nèi)經(jīng)過多次的反射和透射，嚴(yán)格地說，干涉是一種多光束干涉。多光束干涉與兩光束干涉相比，干涉條紋更加精細(xì)，利用多光束干涉原理制造的干涉儀是最精密的光學(xué)測量儀器，多光束干涉原理在現(xiàn)代激光技術(shù)和光學(xué)薄膜技術(shù)中也有著重要的應(yīng)用。

24.1平行平板的多光束干涉n若平行平板的反射率很低，則Er1、Er2的強(qiáng)度接近，Er3、Er4…的光強(qiáng)與前兩束相差較大。因此考慮反射光的干涉時，只考慮前兩束光的干涉可以得到很好的近似。若平行平板的反射率較高，則除Er1外，其余反射光的強(qiáng)度相差不大，因此必須考慮多光束干涉。4.1平行平板的多光束干涉n若平行平板的反射率很低，則E34.1.1干涉場的強(qiáng)度公式n由圖中可知，平板下表面出射的相鄰兩束透射光的光程差均為n0n0這實際上是一種等傾干涉。定域面在無窮遠(yuǎn)處。4.1.1干涉場的強(qiáng)度公式n由圖中可知，平板下表面出射的44.1.1干涉場的強(qiáng)度公式nABCDd設(shè)平板表面的反射系數(shù)為r，第一束透射光的初相為0，第一束透射光的復(fù)振幅為：設(shè)相鄰?fù)干涔獾奈幌嗖顬棣?，則4.1.1干涉場的強(qiáng)度公式nABCDd設(shè)平板表面的反射系54.1.1干涉場的強(qiáng)度公式nABCDd在無窮遠(yuǎn)定域面上的合振幅：由于反射系數(shù)：4.1.1干涉場的強(qiáng)度公式nABCDd在無窮遠(yuǎn)定域面上的64.1.1干涉場的強(qiáng)度公式干涉場強(qiáng)度：設(shè)入射光強(qiáng)為I0，平板表面的反射率為：第一束透射光的強(qiáng)度：4.1.1干涉場的強(qiáng)度公式干涉場強(qiáng)度：設(shè)入射光強(qiáng)為I0，74.1.2多光束干涉圖樣的特點為討論方便起見，引入精細(xì)度系數(shù)F：則：4.1.2多光束干涉圖樣的特點為討論方便起見，引入精細(xì)度84.1.2多光束干涉圖樣的特點由能量守恒：得：此二式就是反射光和透射光的干涉場強(qiáng)度公式，通常稱為愛里公式。4.1.2多光束干涉圖樣的特點由能量守恒：得：此二式就是94.1.2多光束干涉圖樣的特點1.反射光、透射光的干涉條紋互補(bǔ)；2.干涉條紋的明暗和光強(qiáng)值由位相差決定。4.1.2多光束干涉圖樣的特點1.反射光、透射光的干涉104.1.2多光束干涉圖樣的特點反射率R決定著干涉圖樣中亮暗條紋的對比度和銳度。4.1.2多光束干涉圖樣的特點反射率R決定著干涉圖樣中亮114.1.3干涉條紋的銳度條紋的銳度表示條紋的明銳程度，它用條紋的位相差半寬度，即條紋中光強(qiáng)為峰值的一半時強(qiáng)度曲線上對應(yīng)的兩點間的位相差表示。δItI0Δδ2mπI0/24.1.3干涉條紋的銳度條紋的銳度表示條紋的明銳程度，它12當(dāng)R→1時，條紋的精細(xì)度將趨于無窮大。實際中多光束干涉用于精密測量和光譜分析。4.1.2干涉條紋的銳度當(dāng)R→1時，條紋的精細(xì)度將趨于無窮大。4.1.2干涉條紋134.2法布里--珀羅干涉儀dL1SG1G2L2P法布里－珀羅干涉儀簡圖F－P干涉儀由兩塊略帶楔角的玻璃或石英板構(gòu)成。如圖所示，兩板外表面為傾斜，使其中的反射光偏離透射光的觀察范圍，以免干擾。兩板的內(nèi)表面平行，并鍍有高反射率膜層，組成一個具有高反射率表面的空氣層平行平板。4.2法布里--珀羅干涉儀dL1SG1G2L2P法布里144.2法布里--珀羅干涉儀干涉儀用擴(kuò)展光源發(fā)出的發(fā)散光束照明，如圖所示，在透鏡L2焦平面上將形成一系列很窄的等傾亮條紋。dL1SG1G2L2P法布里－珀羅干涉儀簡圖實際儀器中，兩塊楔形板分別安裝在可調(diào)的框架內(nèi)，通過微調(diào)細(xì)絲保證兩內(nèi)表面嚴(yán)格平行；接近光源的一塊板可以在精密導(dǎo)軌上移動，以改變空氣層的厚度。若用固定隔圈把兩板的距離固定則稱為F－P標(biāo)準(zhǔn)具。4.2法布里--珀羅干涉儀干涉儀用擴(kuò)展光源發(fā)出的發(fā)散光154.2.1干涉條紋分布規(guī)律4.2法布里--珀羅干涉儀1亮暗條紋條件和強(qiáng)度亮紋條件和強(qiáng)度：暗紋條件和強(qiáng)度：4.2.1干涉條紋分布規(guī)律4.2法布里--珀羅干涉儀16當(dāng)反射率R趨近于1時，4.2.1干涉條紋分布規(guī)律4.2法布里--珀羅干涉儀當(dāng)反射率R趨近于1時，4.2.1干涉條紋分布規(guī)律4.2174.2.1干涉條紋分布規(guī)律4.2法布里--珀羅干涉儀2干涉圖樣F－P干涉儀產(chǎn)生的是等傾條紋。4.2.1干涉條紋分布規(guī)律4.2法布里--珀羅干涉儀184.2.2F-P干涉儀的應(yīng)用1.研究光譜的精細(xì)結(jié)構(gòu)常用來測量波長相差很小的兩條光譜線的波長差，即光譜學(xué)中的超精細(xì)結(jié)構(gòu)。若光源含有兩個波長非常接近的光譜成份λ1、λ2，它們將各自形成一組環(huán)形條紋。由于F－P干涉儀產(chǎn)生的條紋非常細(xì)銳、明亮，所以它的分辯能力很強(qiáng)。2、激光器的諧振腔，用于選模（選頻）。4.2.2F-P干涉儀的應(yīng)用1.研究光譜的精細(xì)結(jié)構(gòu)常用19多光束干涉與光學(xué)薄膜課件20多光束干涉與光學(xué)薄膜課件21多光束干涉與光學(xué)薄膜課件22多光束干涉與光學(xué)薄膜課件23多光束干涉與光學(xué)薄膜課件24多光束干涉與光學(xué)薄膜課件25多光束干涉與光學(xué)薄膜課件26多光束干涉與光學(xué)薄膜課件27多光束干涉與光學(xué)薄膜課件28多光束干涉與光學(xué)薄膜課件29多光束干涉與光學(xué)薄膜課件30多光束干涉與光學(xué)薄膜課件31多光束干涉與光學(xué)薄膜課件32多光束干涉與光學(xué)薄膜課件33多光束干涉與光學(xué)薄膜課件34多光束干涉與光學(xué)薄膜課件35多光束干涉與光學(xué)薄膜課件36多光束干涉與光學(xué)薄膜課件37多光束干涉與光學(xué)薄膜課件38多光束干涉與光學(xué)薄膜課件39多光束干涉與光學(xué)薄膜課件40多光束干涉與光學(xué)薄膜課件41多光束干涉與光學(xué)薄膜課件42多光束干涉與光學(xué)薄膜課件43多光束干涉與光學(xué)薄膜課件44多光束干涉與光學(xué)薄膜課件45多光束干涉與光學(xué)薄膜課件46多光束干涉與光學(xué)薄膜課件47多光束干涉與光學(xué)薄膜課件48多光束干涉與光學(xué)薄膜課件49多光束干涉與光學(xué)薄膜課件50多光束干涉與光學(xué)薄膜課件51多光束干涉與光學(xué)薄膜課件52多光束干涉與光學(xué)薄膜課件53多光束干涉與光學(xué)薄膜課件54多光束干涉與光學(xué)薄膜課件55多光束干涉與光學(xué)薄膜課件56多光束干涉與光學(xué)薄膜課件57多光束干涉與光學(xué)薄膜課件58多光束干涉與光學(xué)薄膜課件59多光束干涉與光學(xué)薄膜課件60多光束干涉與光學(xué)薄膜課件61多光束干涉與光學(xué)薄膜課件62多光束干涉與光學(xué)薄膜課件63多光束干涉與光學(xué)薄膜課件64多光束干涉與光學(xué)薄膜課件65多光束干涉與光學(xué)薄膜課件66多光束干涉與光學(xué)薄膜課件67多光束干涉與光學(xué)薄膜課件68多光束干涉與光學(xué)薄膜課件69多光束干涉與光學(xué)薄膜課件70多光束干涉與光學(xué)薄膜課件71多光束干涉與光學(xué)薄膜課件72多光束干涉與光學(xué)薄膜課件73多光束干涉與光學(xué)薄膜課件74多光束干涉與光學(xué)薄膜課件75多光束干涉與光學(xué)薄膜課件76多光束干涉與光學(xué)薄膜課件77多光束干涉與光學(xué)薄膜課件78多光束干涉與光學(xué)薄膜課件79多光束干涉與光學(xué)薄膜課件80多光束干涉與光學(xué)薄膜課件81多光束干涉與光學(xué)薄膜課件82多光束干涉與光學(xué)薄膜課件83多光束干涉與光學(xué)薄膜課件84多光束干涉與光學(xué)薄膜課件85多光束干涉與光學(xué)薄膜課件86多光束干涉與光學(xué)薄膜課件87多光束干涉與光學(xué)薄膜課件88多光束干涉與光學(xué)薄膜課件89多光束干涉與光學(xué)薄膜課件90多光束干涉與光學(xué)薄膜課件91多光束干涉與光學(xué)薄膜課件92多光束干涉與光學(xué)薄膜課件93多光束干涉與光學(xué)薄膜課件94多光束干涉與光學(xué)薄膜課件95多光束干涉與光學(xué)薄膜課件96多光束干涉與光學(xué)薄膜課件97多光束干涉與光學(xué)薄膜課件98多光束干涉與光學(xué)薄膜課件99多光束干涉與光學(xué)薄膜課件100多光束干涉與光學(xué)薄膜課件101多光束干涉與光學(xué)薄膜課件102多光束干涉與光學(xué)薄膜課件103多光束干涉與光學(xué)薄膜課件104多光束干涉與光學(xué)薄膜課件105多光束干涉與光學(xué)薄膜課件106多光束干涉與光學(xué)薄膜課件107多光束干涉與光學(xué)薄膜課件108多光束干涉與光學(xué)薄膜課件109多光束干涉與光學(xué)薄膜課件110多光束干涉與光學(xué)薄膜課件111多光束干涉與光學(xué)薄膜課件112多光束干涉與光學(xué)薄膜課件113多光束干涉與光學(xué)薄膜課件114多光束干涉與光學(xué)薄膜課件115多光束干涉與光學(xué)薄膜課件116多光束干涉與光學(xué)薄膜課件117多光束干涉與光學(xué)薄膜課件118多光束干涉與光學(xué)薄膜課件119多光束干涉與光學(xué)薄膜課件120多光束干涉與光學(xué)薄膜課件121多光束干涉與光學(xué)薄膜課件122多光束干涉與光學(xué)薄膜課件123多光束干涉與光學(xué)薄膜課件124多光束干涉與光學(xué)薄膜課件125多光束干涉與光學(xué)薄膜課件126多光束干涉與光學(xué)薄膜課件127多光束干涉與光學(xué)薄膜課件128多光束干涉與光學(xué)薄膜課件129多光束干涉與光學(xué)薄膜課件130多光束干涉與光學(xué)薄膜課件131多光束干涉與光學(xué)薄膜課件132多光束干涉與光學(xué)薄膜課件133多光束干涉與光學(xué)薄膜課件134多光束干涉與光學(xué)薄膜課件135多光束干涉與光學(xué)薄膜課件136多光束干涉與光學(xué)薄膜課件137多光束干涉與光學(xué)薄膜課件138多光束干涉與光學(xué)薄膜課件139多光束干涉與光學(xué)薄膜課件140多光束干涉與光學(xué)薄膜課件141多光束干涉與光學(xué)薄膜課件142多光束干涉與光學(xué)薄膜課件143多光束干涉與光學(xué)薄膜課件144多光束干涉與光學(xué)薄膜課件145多光束干涉與光學(xué)薄膜課件146多光束干涉與光學(xué)薄膜