物理光学110名师优质课赛课一等奖市公开课获奖课件

等倾干涉第1页1等厚干涉第2页2§11－5经典双光束干涉系统及其应用一、经典干涉系统1、斐索干涉仪：等厚干涉型干涉仪（光学零件表面质量检验）a表面不平度L3GL2PQL1激光平面干涉仪H第3页34Dh(2)相邻条纹相邻两亮纹或暗纹对应光程差之差都为l，所以从一个条纹过渡到另一个条纹，平板厚度改变

第4页5（3）条纹间距（4）a（5）与楔角成反比与波长成正比第5页球面干涉仪PLQDhR1R2PQ第6页6等厚条纹观察装置等厚干涉应用——光学零件表面检验第7页等厚条纹观察装置牛顿干涉仪压环外扩：要打磨中央部分压环内缩：要打磨边缘部分第8页（1）属于等厚干涉（2）干涉光束，一个来自标准反射面，一个来自被测面。

（1）光程差与厚度关系。（2）厚度改变与条纹弯曲方向关系。（3）干涉面间距改变与条纹移动关系。条纹分析：注意应用百分比关系基本特点：重点掌握：测量表面平面度、局部误差应用：测量平板平行度和楔角第9页92、迈克尔逊干涉仪（1881）（1）系统结构，（2）M1或M2垂直于光线移动时对条纹影响。特点：M1和M2垂直时是等倾干涉，板厚度很小，楔角不大为等厚干涉，不然是混合型条纹。掌握：第10页10条纹改变h增大时，条纹外冒，变密

h减小时，条纹内缩，变疏

等倾干涉等厚干涉h增大时，条纹向膜较薄方向移动h减小时，条纹向膜较厚方向移动M1走过距离视场中心移过条纹数目单色光波长混合条纹第11页11双臂式分振幅干涉仪迈克耳逊干涉仪观察等倾干涉第12页双臂式分振幅干涉仪迈克耳逊干涉仪观察等厚干涉第13页迈克尔逊干涉仪薄片厚度测量原理若放入薄片前，双臂光程靠近于0，则有第14页迈克尔逊干涉仪相干光程测量原理相干光程是产生能够分辨干涉条纹二相干光束间最大光程差，它由光源非单色性限定。只要测得能够分辨条纹最高干涉级，即可得到相干光程。第15页DS优点：1）两束相干光完全分开2）光程差能够由一个镜子平移来改变3）能够很方便在光路中安置被测量样品应用：测波长、折射率、厚度

用白光条纹作精密测量

第16页163、泰曼干涉仪经过研究光波波面经光学零件后变形确定零件质量结构原理在迈克尔逊干涉仪一个光路中加入了被测光学器件单色准直光照明，使产生等厚干涉条纹，用于检验光学零件综合质量检验原理第17页17第18页184、马赫－曾德干涉仪结构和光路走向如图适合用于研究气体密度快速改变状态利用扩展光源，条纹是定域可经过调整M2和G2使条纹虚定域于M2和G2之间1）大型风洞中气流引发空气密度改变应用：2）可控热核反应中等离子区密度分布3）光学全息，光纤和集成光学第19页19调整M2，G2，可任意调整定域面第20页20光纤Sagnac干涉仪激光器发出光经耦合器分为两束分别耦合进由同一光纤组成光纤环中，沿相反方向传输，并于耦合器处再次发生干涉。R1R2

Sagnac干涉仪另一个经典应用是光纤陀螺，即当环形光路有转动时，顺逆时针光会有非互易性光程差，可用于转动传感保偏光纤干涉噪声拍频信号第21页21二、其它干涉技术1、数字波面干涉术目标：产生移动干涉条纹，用光电器件探测条纹改变。基本原理：利用光学拍频中干涉条纹强度随时间改变性质。tI(x,y,t)条纹是随时间移动量。第22页22被测信号A点过零时间差基准信号相移干涉检测:直接对反射镜位置进行调制，干涉相移步长90度第23页232、傅里叶变换光谱仪组成：利用傅立叶变换技术，依据干涉效应，分析光源光谱分布一台泰曼干涉仪一套作傅立叶变换电子计算机处理系统光源光谱分布与产生干涉条纹强度分布关系特点：光能利用率高，对于分析气体极为复杂而强度很弱红外光谱尤其有用第24页24经过移动M2，改变D取得W(D)，再经过反傅里叶变换计算出I0(k)。W(D)DI(l)l强度函数谱密度函数钠光灯作光源时(时而清楚，时而含糊)，统计下强度函数及其对应光谱图第25页25§11－6平行平板多光束干包括其应用一、平行平板多光束干涉L'P'1、干涉场强度分布（1）光程差与位相差（相邻光束之间）…干涉结果。，，，点条纹是由：rrrAAAP321

~~~第26页分别是界面反射率和透射率（3）各反射光线复振幅半波损失第27页-di合振幅：（4）反射光合振幅与光强分布24124

11112222222210dr+r-dr=×--=×=-=+...++++=dddsin)(sin*...iiirrrirnrrrrI112--d-d-iiereererAAIereA(i)rAAAAA光强：A(i)第28页（5）透射光光强分布第29页反射率反射率第30页第31页2干涉条纹特点结论：反射光和透射光干涉图样互补透射光是几乎全黑背景上一组很细亮纹组成反射光是均匀明亮背景上很细暗纹组成实际应用采取透射光干涉条纹第32页（1）亮暗条纹条件与光强对比度第33页（3）光强分布与关系（2）光强分布与关系伴随反射率增大，透射光暗条纹强度降低，亮条纹宽度变窄，条纹锐度和对比度增大第34页第35页第36页第37页二、法布里－泊罗干涉仪（一个多光束干涉装置）（一）仪器结构法布里－泊罗标准具（F-P)玻璃板或石英板镀膜（提升表面反射率）隔圈第38页干涉条纹分析一系列细锐等倾亮纹干涉级次取决于h，干涉级很高，只适于单色性很好光源内表面镀金属膜，有反射相位改变及金属吸收比相位差为且有第39页第40页（二）用作光谱线超精细结构研究1、测量原理设光源中含有两条谱线：l1和l2，l2=l1+Dl则：标准具在中心附近对应干涉级为m2和m1。干涉级差为对应于条纹位移De于是有：第41页2.自由光谱范围（能测量最大波长差）l2(m-1)级条纹l1m级条纹自由光谱范围类似于卡尺最大量程。钠灯双光谱Dl＝6nm第42页当l1和l2差值非常小时，它们产生干涉条纹将非常靠近，假如两个条纹合成结果被视为一个条纹，则两个波长就不能被分辨。思绪：波长能否被分辨，取决于条纹能否被分辨。瑞利判据：两个波长亮条纹只有当它们合强度中央极小值低于两边极大值0.81时，两个条纹才能被分开。3.分辨极限和分辨本事（能分辨最小波长差）第43页d1d2G2G1Dd第44页d1d2GGDd第45页d1d2Dd第46页（二）、干涉滤色光利用多光束干涉原理制成一个从白光中过滤出波段较窄单色光装置。（类似于间隔很小F-P标准具）1、滤色片中心波长（透射比最大波长）第47页其中对应同一个波长，如l=5.46x10-7m，m1，m2，m