4郭永康 光的干涉14

1、ch 4-14法布里法布里- -珀罗干涉仪珀罗干涉仪 (f-p)(f-p)fabryfabry-perot interferometer-perot interferometer4.14 法布里法布里- -珀罗干涉仪珀罗干涉仪 (f-p)* 注意注意：g1，g2板可移动板可移动光程可调光程可调基本装置图基本装置图精确平行精确平行镀多层膜镀多层膜避免干扰，不平行避免干扰，不平行有微小角度有微小角度5 30 1g2g多光束薄膜干涉的应用多光束薄膜干涉的应用原理图原理图iihnabcd振幅递减振幅递减相邻两束光的光程差相邻两束光的光程差inhcos2相邻两束光的相位差相邻两束光的相位差inhcos4

2、2若考虑镀膜和金属内表面反射若考虑镀膜和金属内表面反射相邻两束光的相位差相邻两束光的相位差2cos42inhf-p干涉仪：作为光谱仪，用于分析谱线的干涉仪：作为光谱仪，用于分析谱线的超精超精 细结构细结构1. 色散本领色散本领即：光谱仪将不同波长的谱线在位置上分开的能力即：光谱仪将不同波长的谱线在位置上分开的能力f-p干涉仪的第干涉仪的第m级亮纹级亮纹minhcos2定义：定义：角色散本领角色散本领ddid在同一级亮纹中波长相差为一在同一级亮纹中波长相差为一个单位的谱线所分开的角距离个单位的谱线所分开的角距离越大dmi* * 不同谱线中心的位置差别不同谱线中心的位置差别inhmisin2ddi

3、dinhminhmdtan1/cos2 , sin22. 色分辨本领色分辨本领* * 每一谱线本身的宽度每一谱线本身的宽度两谱线同一级强度恰能分辨的两谱线同一级强度恰能分辨的泰勒泰勒 (taylor) 判据判据ii即即在刚能分辨时，两亮纹中心的在刚能分辨时，两亮纹中心的距离恰等于每一亮纹的角半宽度距离恰等于每一亮纹的角半宽度rrm1第第m级谱线中可以分辨的两谱级谱线中可以分辨的两谱线的最小波长间隔线的最小波长间隔分辨极限分辨极限定义：定义：色分辨本领色分辨本领rrmaa1提高提高a：(1) 增大增大 m (2) 提高提高 rii05 . 0ii3. 自由光谱范围自由光谱范围色散效应色散效应使不

4、同波长的光谱分开使不同波长的光谱分开分散后条纹各级交叠分散后条纹各级交叠光谱范围光谱范围 较大较大限制限制各色光干涉极大不发生级次交叠的最大波长范围各色光干涉极大不发生级次交叠的最大波长范围自由光谱范围：自由光谱范围：1mm重叠重叠亮纹条件：亮纹条件：minhcos2f1mm波长为波长为 色光色光第第 m 级与波长为级与波长为 色光的第色光的第 m+1 级亮环的角距离级亮环的角距离inhmiisin2ddinhmisin2由角色散由角色散nhinhm2cos2 22或mh非单色光正入射非单色光正入射同一方向透射，光程差为同一方向透射，光程差为2nh干涉效应干涉效应 透射极大透射极大mnh 2干

5、涉滤光片：干涉滤光片：一对互相平行的高反射率标准平面一对互相平行的高反射率标准平面 滤波器滤波器 ( (干涉干涉) )主要参数特征主要参数特征1. 中心波长和中心频率中心波长和中心频率中心波长中心波长 可以形成透射干涉极大的波长可以形成透射干涉极大的波长,.)3 , 2 , 1( 2mmnhm中心频率中心频率nhmccmm2各中心频率等间距分布，频率间隔各中心频率等间距分布，频率间隔nhc2注意：注意：(1) 每一透射谱线为一个纵模每一透射谱线为一个纵模(2) 改变改变 h 调频率间隔调频率间隔特性：特性：干涉滤波片能从入射干涉滤波片能从入射宽带光中挑选出一系列离散宽带光中挑选出一系列离散的透射中心波长，并大大压的透射中心波长，并大大压缩其线宽，以某种方式取出缩其线宽，以某种方式取出的一个单一纵模，输出单色的一个单一纵模，输出单色性将大大提高。性将大大提高。输入输入输出输出1mm1mf-p干涉仪的选频作用干涉仪的选频作用2. 透射谱线的半值宽度透射谱线的半值宽度相差公式相差公式nh4代入代入半强相位宽度半强相位宽度，得中心波长为