F-P标准具-Microsoft-PowerPoint-演示文稿PPT课件

.,1,F-P标准具的理论计算与设计,曹桂芳,.,2,一理论计算：1基本原理2角色散率3自由光谱范围4反射率5精细度6波长分辨率二设计部分：设计1个，两面反射镜采用石英间隔，石英厚度为2mm，中心波长为546.1nm的标准具（无需给出镜片的几何尺寸）。,.,3,一理论计算1基本原理,F-P干涉仪是利用多光束干涉产生细锐条纹的仪器，结构和光路如下图，最主要的部分是两块高精密磨光的石英板或玻璃板，利用精密调节装置，将它们调节成精确互相平行，为了提高反射率，在这两个表面镀有多层介质膜或金属膜。如果两板间的距离用间隔器固定，则称为F-P标准具。如果两板间的光学厚度可以调节，则称为F-P干涉仪。,.,4,扩展单色光源位于透镜的物方焦面上，光源上某一点发出的光线经后变为平行光入射到介质膜上，在间来回反射形成振幅递减的多束相干光。相邻两光束的光程差为：（1）相应的相位差为：（2）i是在介质膜内的折射角。这些相干光透射出去，在的像方焦面处得接收屏上形成等倾干涉条纹。,.,5,2角色散率D,设波长差为的两同级主极大值之间的角距离为,定义角色散率：（3）它表示单位波长间隔的两条谱线分开的角距离，由（1）式可得第k级主极大值满足的方程：（4）对上式两端求微分：（5）由（4）式和（5）式得：（6）,.,6,3自由光谱范围,设单色光源含有至之间的波长成分，F-P标准具将不同波长的同一级谱线分散在不同的观察方向上，那么就有可能在同一方向上出现的k级谱线和的k-1级谱线重叠，满足：（7）此时，至范围内各个波长的k-1级主极大值，一定落在的k-1和k级主极大值之间，不会出现越级重叠的现象，我们把这个不产生越级重叠的最大波长范围称为自由光谱范围（）。由（4）式和（7）式得：（8）对于中心附近的干涉环，上式可以写成（9）,.,7,4反射率R,.,8,5精细度F,F-P标准具常用来分析光谱的精细结构，因此条纹越细锐越好，条纹角宽度越小越好。因为透射光干涉光强无零光强，条纹无明显的界限，不好定义条纹宽度，所以用条纹的半强宽度定义条纹的细锐程度。定义条纹的精细度：F=相邻两干涉极大的角距离该干涉极大半强角宽度，即（10）第k级极大处外侧第一个半强处满足：（11）为同一条纹上两半强宽的两点对应的相位差的差。而（12）,.,9,那么有（13）对应的内部折射角差为，令，由（5）式得：（14）对（4）式两端的取微分，当时，得相邻两干涉明条纹角距离：（15）把（14）式和（15）式代入（10）式，得：（16）由（13）式和（16）时可以看出，F与的关系：（17）,.,10,6波长分辨率A,FP标准具用来分析光谱的超精细结构。在光谱中靠得很近的两谱线和，若恰好可以分开，则这个波长间隔为最小可分辨波长差。写为。定义波长分辨率：（18）两谱线恰好可以分得开的标准，因F-P标准具干涉图样中无零光强，所以，规定：当的k级外侧第一个半强点，恰恰与的k级内侧第一个半强点相重，则认为这两谱线恰好可以分辨。(此时两干涉极大的角宽度恰为半强角宽度)。这个判据为泰勒判据。由（5）得：（