多光束干涉2015

Michelson干涉仪是应用分振幅原理的干涉,仪，它是一个双光束系统，其干涉图样的强度,分布函数为，在实际应用中，力求,图样是狭窄、清晰、明亮的条纹。,采用相位差相同的多光束系统可实现。典,型装置为Fabry-Perot干涉仪。,1问题的提出（双光束多光束）,第一章光的干涉（InterferenceofOptics）,1.9Fabry-Perot干涉仪多光束干涉（Fabry-Perotinterference,multiple-beaminterference）,分布函数为在实际应用中，力求,1多光束干涉的原理,多个光波相干迭加时，出现多光束干涉现象,干涉条纹随光程差（位相差）的变化不再是余弦关系,多光束干涉的途径：,振幅分割-薄膜或介质分界面的多次反射或透射.,波前分割-多缝或光栅取代Young干涉中的双缝;,波前分割-多缝的干涉,提高介质表面的反射率，使多束反射光或透射光参与干涉,介质表面上的多次反射和透射,夏尔.法布里CharlesFabry(1867-1945)阿尔弗雷德.珀罗AlfredPerot(1863-1925),1897年发明法布里珀罗空腔谐振器,20世纪50年代中期，肖洛与美国著名物理学家汤斯共同研究微波激射问题。当汤斯提出受激辐射放大原理时，肖洛第一个提出运用没有侧壁的开放式法布里-珀罗腔作振荡器的设想。1960年，他和汤斯研制出第一台激光器。,法布里珀罗干涉仪,为了得到十分狭窄、边缘清晰、十分明亮的干涉条纹，采用位相差相同的多光束干涉系统。,一、实验装置,面光源s放在透镜L1的焦平面上。,接收屏s放在透镜L2的焦平面上。,透明板G1/G2，其相向的平面上镀有高反射膜，要求镀膜表面很平（与标准样板的偏差不超过1/201/50波长）。,不变，法布里珀罗标准具。,改变，法布里珀罗标准干涉仪。,法布里珀罗标准具的干涉花样,光源s发出的光在GG之间多次反射，透出的平行光在L2的焦平面上形成等倾干涉条纹,迈克耳逊等倾干涉条纹,多光束干涉光强分布讨论,假设1）缝距d且不考虑缝宽（很细）,2）每个光源在任意方向出射的光振幅相等,3）平行光垂直入射,？,相邻两条方向出射平行光之间的光程差和位相差分别为,用振幅矢量合成法,15,相邻两束光之间位相差与光程差,下面问题是：,1）哪些方向出射的光线在屏幕上得到加强和减弱。,2）与双缝干涉相比有些什么不同,N缝干涉光强,16,光强分布：,(3)每相邻两极小间必有一极大次极大,令N=4讨论：,零级，壹级，贰级,主极大,壹级，贰级极小I=0,17,极小,（3）在相邻两个极小之间有一个“次极大”,主极大,18,屏幕,屏幕,求到达第三级极大的光线的出射角,推广到N缝：每两个主极大（）之间有N-1个极小（），有N-2个次极大。,正是扬氏双缝干涉的光强式,5）特别：令N=2，则有,注意，不论双缝干涉还是N2的多缝干涉，主极大的条件都是一样的，均为，与N无关。所以由双缝干涉出发当N从2增加时，极大的中心位置不变。,两个主极大间有N-1个极小,N-2个次极大,改变，不同波长的最大值出现在不同的方向，成为有色光谱。,与迈克耳孙干涉仪的比较,相当于迈克耳孙等倾干涉，相邻两透射光的光程差表达式与迈克耳孙干涉仪的完全相同，所以条纹的形状、间距、径向分布很相似。,相同点：,不同点：,迈克耳孙干涉仪为等振幅的双光束干涉（为什么？）,法布里珀罗干涉仪为振幅急剧减少的多光束干涉,亮条纹极其细锐,复色光入射,随,应用,研究光谱线超精细结构的工具,激光谐振腔借用了其工作原理,（98%以上）时的情形,各束透射光的振幅基本相等AA0,等振幅的多光束干涉，合振幅为（计算过程见附录1-6）：,A0每束光振幅,N光束总数,相邻两束光之间的位相差,条件,主最大,的整数倍,条件,最小,若j取0或N的整数倍，则最小条件变成主最大条件,由最小条件知，在相邻两主最大之间分布着N-1个最小,相邻两最小之间为次最大（其条件见附录1-6），在相邻两主最大之间分布着N-2个次最大,N/2,/2,N,等于6时的等振幅多光束干涉光强分布曲线,2.光的干涉,相干光源的获得方法,光的干涉,光的干涉条件:3个必要条件,几种典型的干涉1.明暗条纹条件,2.条纹的分布,3.条纹动态变化.,迈克耳孙干涉仪,增反、透薄膜,劈尖等厚干涉，牛顿环,F-P干涉仪,杨氏干涉等,分波阵面法,等倾干涉,光程定义:nr,光程差的计算,分振幅法,光程,薄膜干涉,等厚干涉,主要内容,多光束干涉,习题1.7试求能产生红光（=700nm）的二级反射干涉条纹的肥皂膜厚度。已知肥皂膜折射率为1.33，且平行光与法向成角入射。,解：已知条件,产生二级反射干涉条纹:,