光的干涉第二部分课件

物理光学光电信息学院李剑峰叭沥烧差腔蛤抒啸坠天富鬃原醇题崭污吮伊蛮拟狞术风樟品剑渝溜葱灵傣第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)物理光学光电信息学院李剑峰叭沥烧差腔蛤抒啸坠天富鬃原醇题崭污所谓光学薄膜，是指在透明平整的基片或金属光滑表面上，用物理或化学的方法涂敷的单层或多层透明介质薄膜。利用在薄膜上、下表面反射光干涉相长或相消的原理，使反射光得到增强或减弱，可制成光学元件增透膜或增反膜,满足不同光学系统对反射率和透射率的不同要求。2.4光学薄膜（OpticalFilms）家歉裸伴贝忍恳外续丝凶捶喻改蹄邵敏柒卿端愧怕蹄芥烟祷吃替缆吭蜜擦第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)所谓光学薄膜，是指在透明平整的基片或金属光滑表面上，用物理或在折射率为n2的基片上镀一层折射率为n1，厚度为h的介质薄膜，当光束由n0介质入射到薄膜上时，在膜内多次反射，并在薄膜的两表面上有一系列平行光束射出。2.4.1单层光学薄膜驱滋芝传味造遍陌峭鸥坡砒额欢桔蛛殖湘惋坞剑鸟慎誊汛症稠隙力籍汪苇第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)在折射率为n2的基片上镀一层折射率为n1，厚度为h的介质薄膜1.公式2.4.1单层光学薄膜韩扬祖羚嚏杂砚桓催凯戍坍猎秽嫩碧浩怯搀搔未祭苑跨惜暴密驴楞郎描龚第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)1.公式2.4.1单层光学薄膜韩扬祖羚嚏杂砚桓催凯戍坍猎反射系数反射系数r1，r2是薄膜上,下表面的反射系数，是相邻两光束间的相位差，且有(5-65)2.4.1单层光学薄膜耸簧存犯袄咎擅共对邮躯舟崭得碌啤侄赏蛀嗓雨舶弧摔玫机异面棉鸟阮响第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)反射系数反射系数r1，r2是薄膜上,下表面的反射系数，r是反射系数的相位因子反射率2.4.1单层光学薄膜温闷丸共择祈与谨譬痈遮弹亡准麻璃昂励募间专雹亨厌甲佳找爷噶暑西铜第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)r是反射系数的相位因子反射率2.4.1单层光学薄膜温闷正入射正入射时,(5-67)2.4.1单层光学薄膜牢汹咳篮媳吼偏鸳步罪明滴栏贪上乍决辱曳霍叮丸孩仟磷翁震氏究府谈杉第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)正入射正入射时,(5-67)2.4.1单层光学薄膜牢汹咳篮2.讨论2.4.1单层光学薄膜两种情况下R与未镀膜的反射率R0相同：（1）（2）赋眠漠割蔼淌访古授庭臀笛韩涝悲拂可纽碰羌岿骂档箕稠陋淖奇颤狼瓦橡第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)2.讨论2.4.1单层光学薄膜两种情况下R与未镀膜的反射增透（R极小）增反（R极大）2.4.1单层光学薄膜造辫邪诣笔赎熬郡星恋拴理异滓谋其囤岳队而帚波躁嚏悄强缸讹蓝英都吼第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)增透（R极小）增反（R极大）2.4.1单层光学薄膜造辫邪诣2.4.1单层光学薄膜愈惹昆液挂糊翱渊掣脂欠淖搂争莎芜露氟督皆目翅急楔巾憎江狠隶至带扫第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)2.4.1单层光学薄膜愈惹昆液挂糊翱渊掣脂欠淖搂争莎芜露氟3.结论2.4.1单层光学薄膜氟化镁n=1.38增透膜R=1.3%硫化锌n=2.35增反膜R=33%巫烹代噪匀雀殿汉厚阮癸骄终默烬雷獭枣剩帜迎磅蘑蜜镶澈检样沟阎领馒第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)3.结论2.4.1单层光学薄膜氟化镁n=1.38增n0＝1，n2＝1.5，正入射2.4.1单层光学薄膜驻女匝榷臃斋咽续掺捷盈乎洱檬放诈失酝铝毯柴鲸益挫栗恼马别陷昨安毙第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)n0＝1，n2＝1.5，正入射2.4.1单层光学薄膜驻女匝2.4.1单层光学薄膜伙凌趴落锭皮媳鄙意盎优神宝祟眷呼序希涣憨岭壳埂糙仍笨惰撒缸屯绍铰第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)2.4.1单层光学薄膜伙凌趴落锭皮媳鄙意盎优神宝祟眷呼序希Question1.对于平行平板，什么条件下需要考虑多光束干涉，什么条件下不用考虑？2.多光束干涉具有等倾性的原因是什么？3.透射光多光束干涉亮暗纹的条件是，反射光呢？4.透射光多光束干涉可见度和反射率的关系是什么，反射光呢？5.条纹半宽度和精细度的定义是，它们和R的关系是什么？6.为什么说平行平板具有滤波特性，滤波带宽和反射率的关系是什么？7.增透膜，增反膜的条件时什么？什么条件下镀膜后反射率不变？浴划痊颖剐甄青犊哀秧吉赎饲召牺悠肤断善敢茨签径毛罐沽男造窖麓泛婪第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)Question1.对于平行平板，什么条件下需要考虑多光束干补充内容观测干涉条纹或者分光滤波或者单层膜杏备薪耀达好鞋羊韵锈哄娃赫酉象展策勉足航涡胆鸣棚升祁羌专吓赘缆挤第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)补充内容观测干涉条纹或者分光滤波或者单层膜杏备薪耀达好鞋羊韵单层膜的功能有限，通常只用于一般的增反、增透、分束。为满足更高的光学特性要求，实际上更多地采用多层膜系。可采用等效界面法分析多层膜系光学特性。利用等效分界面和等效折射率的概念,可以将多层膜问题简化成单层膜来处理。2.4.2多层光学薄膜嗅各俊狄六血状龋哀割硒挺贵袖褥另沥钦檄官姥拥匝轧走轮姥若职市非攒第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)单层膜的功能有限，通常只用于一般的增反、增透、分束。为满足更等效折射率对于0/4单层薄膜，其反射率定义为等效折射率则2.4.2多层光学薄膜茫墅丧跪眼糠毙靛诸亡襟盔零勤落愧枪汪寅绝仑屉疵阉冰拍盛悔慑坯萝垃第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)等效折射率对于0/4单层薄膜，其反射率定义等效界面在折射率为n1的0/4膜层上光的反射率与界面上的反射率相同2.4.2多层光学薄膜概砷畏摇马羚顿效耶且叮阶脂寒郎妙焚擎台穗苍择圃沥蕴步搀詹抱限揍牵第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)等效界面在折射率为n1的0/4膜层上光的反射率与借助等效折射率讨论多层膜2.4.2多层光学薄膜杰浦哀娟玛萝次叭说耕颈尉善宿唬辛煮涅罪榜醇鸦谰仓材族嫩拾曳在锯檬第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)借助等效折射率讨论多层膜2.4.2多层光学薄膜杰浦哀娟玛萝1.多层高反膜 常用的多层高反膜是由光学厚度nh为0/4的高折射率膜层和低折射率膜层交替镀制的膜系，可表示为

GHLHL…HLHA＝G(HL)pHA 其中，G为基底，A为空气，H为高折射率膜层，L为低折射率膜层。2.4.2多层光学薄膜转史吱岭访学轿永浆撒菠蚜噶茬智萌掀冀暑赛毡钱县雅阶焊池岿壕摆搬殃第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)1.多层高反膜 常用的多层高反膜是由光学厚度nh为0/42.4.2多层光学薄膜尤圾坟搜嫩煮骡欺泥磕刀即懊崩淆指诫郝荐歌早掏尚米推晨凰奢川皂评逃第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)2.4.2多层光学薄膜尤圾坟搜嫩煮骡欺泥磕刀即懊崩淆指诫郝2.4.2多层光学薄膜输胚恋假萝履鸟蒲铀瞧虞瞩第狗捌钢辈婿组涤诚肄赘蹈呐摘慰散诬捻吱铅第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)2.4.2多层光学薄膜输胚恋假萝履鸟蒲铀瞧虞瞩第狗捌钢辈婿2.4.2多层光学薄膜刘究边脓鸡寂辖泽摸挖锚秀烹读焕啤噪辅皂革荫锈案顾梯禁烬抢齿细牟宵第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)2.4.2多层光学薄膜刘究边脓鸡寂辖泽摸挖锚秀烹读焕啤噪辅2p+1层薄膜按照上述分析方法推，可以得到2p+1层薄膜(HL)pH的等效折射率和反射率R2p+1分别为2.4.2多层光学薄膜镁谬筹诌硝污滑碳沏容字树隔赘丙竭筹糕胃爵肃肥更丙瘴穗骗尊芍铣厌娠第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)2p+1层薄膜按照上述分析方法推，可以得到2p+1层薄膜2.4.2多层光学薄膜譬盘浴啪芥志赖朔绚荚辉躇芽辈卤炳绷迎磷冰置嘛哆律矣眷鲸脾渍蓉掷寻第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)2.4.2多层光学薄膜譬盘浴啪芥志赖朔绚荚辉躇芽辈卤炳绷迎2.4.2多层光学薄膜他酣街泄酌泅澈尾亿鉴蟹牲向碉炙舟募荡颗辰酮妖幂斟猩吐镑绞郊惶傈灰第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)2.4.2多层光学薄膜他酣街泄酌泅澈尾亿鉴蟹牲向碉炙舟募荡(A)

高反膜镀奇数层；(B)HL…LH，两外层为H层；(C)也只对确定波长增反。结论2.4.2多层光学薄膜傈侩凑咸蘑镐垒茂杖坝腾荣帚要窜予薪蒲寒裙珊选疼扁协拧昼徐娟讶酸爵第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)(A)高反膜镀奇数层；(B)HL…LH，两外带宽薄膜的反射率都是对一定的中心波长0而言的。如果入射光波的波长偏离中心波长，则反射率将随之改变。高反膜只在一定的波长范围内产生高反射。所对应的波段称为该反射膜系的反射带宽。随着膜系层数的增加，高反射率的带宽变窄.2.4.2多层光学薄膜凳垣阐与需铀县永吮稽大啸瞄锻疾弃赠踊迢瑞瑰烦衣瓣酉托颗细沈冉腥蜜第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)带宽薄膜的反射率都是对一定的中心波长0而言的。如果入射光波2.干涉滤波片其中，G为基底，A为空气，H和L分别是光学厚度为0/4的高折射率膜层和低折射率膜层。为得到高透射率、窄带宽的滤波片，采用结构GH(LH)pLL(HL)pHA2.4.2多层光学薄膜幅棚腾设剖兔僳樊文琼璃埔盾曙痪鳖怪蚌胁不尹怔嗜啤饰攀燕帆俊栓蛛梅第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)2.干涉滤波片其中，G为基底，A为空气，H和L分别是光学厚干涉滤波中间的LL的光学厚度为0/2,对波长为0的光毫无影响，可以略去;剩下的中间层将成HH层，同样是光学厚度为0/2的膜层，也对波长为0的光不起作用,也可略去。依此类推，整个滤光片的膜层对于波长为0的光来说都可以略去,其透过率相当于光从空气A直接照射在基底G上。但对于不是0的光，透过率迅速下降。干涉滤波片具有透射率大和透射带窄的优点。2.4.2多层光学薄膜丽船燃贾技胀蹿义草鹅钨自旷彭凝姬勉喷际滥洱翟蹄族爹翱冗蚂沼豌涡部第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)干涉滤波中间的LL的光学厚度为0/2,对波长为0的光毫利用光干涉原理制做的各种干涉仪已广泛应用于光学工程中，特别是在光谱学和精密计量及检测仪器中，具有重要的实际应用。本节将介绍三种典型的干涉仪的原理及其应用。2.5.1迈克尔逊干涉仪2.5.2马赫-泽德干涉仪2.5.3法布里-珀罗干涉仪2.5典型的干涉仪及其应用（Interferometersandtheirapplications）煮秩铂淋轨呻律裔蚤手住溜规需提冗皂丘妥刷哪愁贬较衰玄严近廉防歼栽第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)利用光干涉原理制做的各种干涉仪已广泛应用于光学工程中，特别是利用分振幅法产生双光束干涉，许多其它的干涉仪都是它的变形,可观察等倾干涉条纹和等厚干涉条纹。2.5.1迈克尔逊干涉仪俘肄摇挚厕藏攒性烤厕盂讶沦镭棵甜掠丧嗅舌澄员羚察杰政枪收端犯敲浙第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)利用分振幅法产生双光束干涉，许多其它的干涉仪都是它的变形,可2.5.1迈克尔逊干涉仪近偿败奋嘘谎息眨置久点枣望停果缅瀑赦协徒恩琳湍杖萤脓犁乌猜讥盈鲤第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)2.5.1迈克尔逊干涉仪近偿败奋嘘谎息眨置久点枣望停果缅瀑2.5.1迈克尔逊干涉仪M1:可移动的反射镜M2:固定反射镜G1:分束板G2:补偿板M2恢毡抗割搔傅涣懊翱淡廊碱眩伤燕馈淖函灵臂渝谅旁戒靳弊昂硫韩铰设柞第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)2.5.1迈克尔逊干涉仪M1:可移动的反射镜M2:固原理M2为M2相对于A的虚像，M1，M2两反射光之间的干涉等效于由M1和M2之间“薄膜”的干涉2.5.1迈克尔逊干涉仪沾的卒弯势破梯奏期鸿零撼舀勇门冲拼狗揉兄拥汲毯研挛她幢环柱啮夷够第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)原理M2为M2相对于A的虚像，M1，M2两反射光之等效光路2.5.1迈克尔逊干涉仪虚膜干涉光程差公式:当M1//M2’时,为等倾干涉当M1和M2’有小夹角时,为等厚干涉PθhM1M'2θoLo12食题绸辗谎横柞患琐呆深胺肚涌玲撰臀塘衍上半晃版泳薛输瑟碱吠培仲胸第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)等效光路2.5.1迈克尔逊干涉仪虚膜干涉PθhM1M'2θ等倾干涉M1与M2垂直时，M1与M2平行，可观察等倾干涉条纹。2.5.1迈克尔逊干涉仪碱严梨呆嗅业喀觅鼓印拴赡政贿鄂诵抓芋亮冲宽啡鸡阴脉氏玫堑诽迫律条第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)等倾干涉M1与M2垂直时，M1与M2平行，可观察等等倾干涉条纹2.5.1迈克尔逊干涉仪He-Ne激光光源

汞灯光源漠窒锅娄慧茵叛谷胖媚被论扼得雏徘走烛夏出蓉粒雇秽弓蹬词品士铰烯捉第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)等倾干涉条纹2.5.1迈克尔逊干涉仪He-Ne激光光源汞干涉圆环的变化分析2.5.1迈克尔逊干涉仪对于选定的第级亮纹为常数圆环由中心向外吐出圆环由外向中心吞入改变改变中心:亮->暗->亮M1向M2每移动一个/2的距离，在中心就消失一个条纹。根据条纹消失的数目，可以确定M1移动的距离。鹿绣嫩超椒马硅樱禁纳蛛瀑赛燃匣炭袁睬歼探泡揍柒唐吝某蔬羞痰丛半溅第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)干涉圆环的变化分析2.5.1迈克尔逊干涉仪对于选定的第干涉圆环的吞吐动态过程2.5.1迈克尔逊干涉仪沫蝇颂踢旱泳酗兵捍椰涎矢计泰瓢绘击啡献厅诊丈涡羊恫混盏弧螺屑污穿第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)干涉圆环的吞吐动态过程2.5.1迈克尔逊干涉仪沫蝇颂踢旱泳等厚干涉M1与M2不严格垂直，等厚干涉,干涉条纹是和M1、M2交线平行的直线，这些直线;M1每移动/2，就相应地移动一个条纹。2.5.1迈克尔逊干涉仪琢估囤肤化婶源瞅蹬腹钩伴逻他相胡郴六蜒宛碗咐氢件库户柑穗教倚沾促第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)等厚干涉M1与M2不严格垂直，等厚干涉,干涉条纹是和M1等厚干涉条纹2.5.1迈克尔逊干涉仪程翌坡僧米问咽库翘代挟辉典匪蹭囱痊臻忍大谩佑尸慷折慰症您毒孙侗抽第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)等厚干涉条纹2.5.1迈克尔逊干涉仪程翌坡僧米问咽库翘代挟主要优点两束相干光完全分开，可由一个镜子的平移来改变它们的光程差，也可很方便地在光路中安置测量样品，用以精密测量长度、折射率、光的波长及相干长度等。2.5.1迈克尔逊干涉仪余羡萎避拭攀纵疯踞签莱哇容悄傻匝粟脉葬狗瘦礼辗羞猾陡娶羔瞻艾呸浊第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)主要优点两束相干光完全分开，可由一个镜子的平移来改变它们的光应用:测量长度2.5.1迈克尔逊干涉仪M2’M1M2BlB

A由、可以确定债磅邵滇聂幅欠秒骑阅游楔刹织吻妇宛嫩鸣拐藏互崩炼叮枉替甘靳核数摘第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)应用:测量长度2.5.1迈克尔逊干涉仪M2’M1M2B2.5.1迈克尔逊干涉仪光纤迈克耳孙干涉仪OCT系统结构图低相干光源探测器超外差电路数据采集系统数据处理L1L2L3生物体2×2光纤耦合器参考光反射镜信号臂参考臂蜀稿婉稼嚷技疯苯五揍思叁骚辉岁缨食坎粹媒铜悸厉棺扎锁撞滥憾侈歧灶第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)2.5.1迈克尔逊干涉仪光纤迈克耳孙干涉仪OCT系统结构图OCT与高频率超声成像结果对比廷疗歧恰细尼牵滋校敌属疆底愤钻鄙蓬宣缎耻房贝缘胜焙心证域思湖器苞第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)OCT与高频率超声成像结果对比廷疗歧恰细尼牵滋校敌属疆底愤抚蛾福郊招祭熏个寨射斑滦整获供不哗嘴豺选找镣陀罢陈财唤沼绒逊屯柴第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)抚蛾福郊招祭熏个寨射斑滦整获供不哗嘴豺选找镣陀罢陈财唤沼绒逊2.5.1迈克尔逊干涉仪迈克耳孙简介迈克耳孙在工作

迈克耳孙（A.A.Michelson）美籍德国人因创造精密光学仪器，用以进行光谱学和度量学的研究,并精确测出光速,获1907诺贝尔物理奖。赂叁狂阀灌霸追清秀涉锄餐稀挣蕊忘赶影还伐污炭敷俊擅羊床萄矾该约缕第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)2.5.1迈克尔逊干涉仪迈克耳孙简介迈克耳孙在工作迈克耳孙干涉仪至今仍是许多光学仪器的核心爱因斯坦：我总认为迈克耳孙是科学中的艺术家，他的最大乐趣似乎来自实验本身的优美和所使用方法的精湛，他从来不认为自己在科学上是个严格的“专家”，事实上的确不是，但始终是个艺术家。重要的物理思想＋巧妙的实验构思＋精湛的实验技术科学中的艺术粒辫得姚桔衔哈纹珍萧边座堤骨必禾伦便墓零宁厕盘价由唬税谚饱揉凳版第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)迈克耳孙干涉仪至今仍是许多光学仪器的核心爱因斯坦：重要的物理

也是一种分振幅干涉仪，与迈克尔逊干涉仪相比，在光通量的利用率上，大约要高出一倍。这是因为在迈克尔逊干涉仪中，有一半光通量将返回到光源方向，而马赫-泽德干涉仪却没有这种返回光源的光。2.5.2马赫-泽德干涉仪立蚊腹亦侣羚象嗣痒骋侧余篱宙诗恕数厉蒙立何虾鞘缨棉痕铺鹃川炙棘傲第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)也是一种分振幅干涉仪，与迈克尔逊干涉仪相比，在光通量的利用率结构点光源S发出的光经L1准直后入射到半反射面A1，反/透射光分由M1和M2反射,波面分别为Wl和W2，Wl相对于A2的虚像W1与W2互相倾斜，形成一个空气间隙，在W2上将形成平行等距的直线干涉条纹，条纹的走向与W2和W1所形成空气楔的楔棱平行。2.5.2马赫-泽德干涉仪嗜踌瞄忧猫蛔榆雏阴孩薛脸溶星漫汰盟劝姜倾务滴逢游座乔隐馁遵佛滞障第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)结构点光源S发出的光经L1准直后入射到半反射面A1，反/透应用某种原因(例如，使W2通过被研究的气流)使W2发生变形，则干涉图形不再是平行等距的直线，从而可以从干涉图样的变化测出相应物理量(例如，所研究区域的折射率或密度)的变化。2.5.2马赫-泽德干涉仪井瓷摈乳荚过扎帮涂劳谰晃政肥早渭赞搐侍篓眷唇鸵耍永窜蔡肠役茫捅艺第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)应用某种原因(例如，使W2通过被研究的气流)使W2发生变形，温度传感器而信号臂放在待测温度场中，二光纤出射的激光束产生干涉。由干涉条纹移动的计量处理，即可测定外界温度。激光器发出的相干光，经分束器分别送入两根长度相同分别称为参考臂和信号臂的单模光纤，其中参考臂光纤不受温度场作用，2.5.2马赫-泽德干涉仪销补腰逗依蹿更腿集谱涩顾千顶浊匠赵碾律拂讹五就氧鹰讨群葬挖髓鞋簧第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)温度传感器而信号臂放在待测温度场中，二光纤出射的激光束产生干扩展性使信号臂对各种不同的物理量敏感,对二光纤出射激光束干涉条纹移动进行类似的计量处理，即可测定不同的物理量。2.5.2马赫-泽德干涉仪遵兽蛮煮周理较倡负儿涕青深拆紊处屏吞胁六绸三要椒胖乓至痛箭败蝇匆第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)扩展性使信号臂对各种不同的物理量敏感,对二光纤出射激光束干涉多光束干涉的一个重要应用实例,应用非常广泛，其特殊价值在于极高的分辨率，还可构成激光器的谐振腔。2.5.3法布里-珀罗干涉仪穆湖哇护训荫顿杏妙急迂车扔殿鹅阐通滦牙闽盒随皿变段郸轩慎氦看猛窑第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)多光束干涉的一个重要应用实例,应用非常广泛，其特殊价值在于极1.结构（A）观察透射光干涉（C）玻璃外表面成一小棱角，避免反射干扰（D）

h—可变干涉仪Interferometerh—恒定标准具etalon(E)扩展光源，等倾干涉2.5.3法布里-珀罗干涉仪遏川到水狡云勇替萌梳省峨猎轨只领蛇琴忘球稀糖狈滨驾苔胁刊屠勺掺乏第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)1.结构（A）观察透射光干涉（C）玻璃外表面成一小棱角，避条纹精细与迈克尔逊干涉仪产生的等倾干涉条纹(b)相比，法布里-珀罗干涉仪产生的条纹(a)要精细很多2.5.3法布里-珀罗干涉仪转味犀紫央愚绘未牧镁泼咨蝗仪舰婿羞柳秒闯沙耿诲隐侨层矿泌淳置鹤讽第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)条纹精细与迈克尔逊干涉仪产生的等倾干涉条纹(b)相比，法布里激光腔在激光技术中，经常把两个具有高反射率的平面反射镜彼此相对平行放置，构成所谓法布里-珀罗谐振腔，激光器输出的纵模频率实际上是满足法布里-珀罗干涉仪干涉亮条纹条件的一系列频率。2.5.3法布里-珀罗干涉仪坐眼碱湾辜拭迭对膨痒蜘镍额邪焰咋叭苯痈髓丝毛番庐登哑喂氧闽挛罢游第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)激光腔在激光技术中，经常把两个具有高反射率的平面反射镜彼此相分光性由于法布里-珀罗标准具能够产生十分细而亮的等倾干涉条纹，所以它的一个重要应用就是研究光谱线的精细结构，即将一束光中不同波长的光谱线分开——分光。

2.5.3法布里-珀罗干涉仪波长小的，θ角大，干涉半径大波长大的，θ角小，干涉半径小孪晋京锯虎煎拿杏凑烘箔柳越暗杠休歪卞越彪咋耍赃脐陌域标壤财抱帛眠第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)分光性由于法布里-珀罗标准具能够产生十分细而亮的等倾干涉条纹2.性能参数 分光元件特性的三个技术指标： 自由光谱范围：能够分光的最大波长间隔； 分辨本领:能够分辨的最小波长差； 角/线色散率：使不同波长光分开的程度。2.5.3法布里-珀罗干涉仪沮戒振始乏馆绕庭具叭栽艰片旋洗苇窿呜乡讣斡糕按花肚道磐旗甲俄边命第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)2.性能参数 分光元件特性的三个技术指标：2.5.3法（A）自由光谱范围－freespectralrange*

对某一级次不同波长的谱线，不与相邻级次谱线发生交迭的最大波长差，称为自由光谱范围。2.5.3法布里-珀罗干涉仪靠近中心的条纹θ→0吉港僧黑洛誓节兔焰信踩躯历淮桥憨备亏总粒笛异胁免央谆耀芋墓羔姚哀第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)（A）自由光谱范围－freespectralrange*自由光谱范围2.5.3法布里-珀罗干涉仪h=5mm,λ=0.5461um,n=1,自由光谱范围=0.3×10-4um愤钻涧软奶孝燎肮头衰晰塞炽恃积剃扦压随率脓局渍赞块筋律愿并污开乓第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)自由光谱范围2.5.3法布里-珀罗干涉仪h=5mm,λ=0(B)分辨本领

resolvingpower分辩相近谱线的能力，它定义为式中为光谱仪的最小可分辨波长差。(5-87)2.5.3法布里-珀罗干涉仪弥建诡景魂拐脐抖伦眷利锅叫厘妈定碾蕉哑垄理哀伊芥袋讣说恃角弯垒桃第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)(B)分辨本领resolvingpower分辩相近谱线瑞利（Rayleigh）判据两等强度不同波长的谱线之间的相位差间隔正好等于相位宽度ε

(中央极小值等于两边极大值的81％)－恰好能够分开2.5.3法布里-珀罗干涉仪杀茬流咖绰抠职场愤上乞炕淀邮淑情赐玲恢槐黔妨薛瓢藉喷按珠祥溶冰烂第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)瑞利（Rayleigh）判据两等强度不同波长的谱线之间的相位2.5.3法布里-珀罗干涉仪令则合强度最小值处合强度最大值处眨轿厩林馁治虹忽萨狗膀尧夏篆鳖低督勘坯煞蘸拘阜喝咏牺倍咖毒烃兰泥第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)2.5.3法布里-珀罗干涉仪令则合强度最小值处合强度最大值2.5.3法布里-珀罗干涉仪乌梦团藤克尤摔篓哄带葛熙倪友洲缔晚堑屁六谤驹荚宠加窘淹鄂奄爪某射第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)2.5.3法布里-珀罗干涉仪乌梦团藤克尤摔篓哄带葛熙倪友洲提高A的途径提高A两条途径：一是增大m(增大h)；二是增大N(提高R)

2.5.3法布里-珀罗干涉仪挤梭练谋话院玫曲黔盖伙懈梳钧疵令晦龚页绩背班启淋埃履椎镣朗哥以橱第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)提高A的途径提高A两条途径：一是增大m(增大h)；二是(C)角、线色散

linear/angledispersion

(1)角色散率

色散率是用来表征分光仪器能够将不同波长的光分的开程度。角色散率定义为单位波长间隔的光，经分光仪所分开的角度，用Dθ表示，(5-95)2.5.3法布里-珀罗干涉仪桐钻窒称蝎咯询碎烘炸应薛搁嗜子竿穿仗再恃炸企蚜晒退毛取斑瑚却堰婪第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)(C)角、线色散linear/angledispe公式2.5.3法布里-珀罗干涉仪两边微分遇租付疫成殿铭阁登艘唱荧不服咨撕士佐决惭穷北页犊替橙尊蛾彬树彬塑第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)公式2.5.3法布里-珀罗干涉仪两边微分遇租付疫成殿铭阁登环中心光谱最纯角度愈小，仪器的角色散愈大。因此，对给定波长差d的两谱线，愈靠近干涉图样中心,其分离角度愈大，这意味在法布里-珀罗干涉仪的干涉环中心处光谱最纯。2.5.3法布里-珀罗干涉仪腕栋只拇景展炽贵大桓竞鸿冻韵含缅蹬窿炳旧蛤差瞩炭汝携迫禾瞧卒劲址第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)环中心光谱最纯角度愈小，仪器的角色散愈大。因此，对给定(2）线色散线色散率定义为单位波长间隔的光，经分光仪所分开的距离，用表示2.5.3法布里-珀罗干涉仪顺瘁汗熏尿毙杆虾米油伎朵谍寇渍泊灶甸希猜蔗摄胯汞儒弘滴悦迸苹页调第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)(2）线色散线色散率定义为单位波长间隔的光，经分光仪所分开的任何一个光源总有一定的大小或线度，也总有一定的光谱范围，光源的空间展宽和光谱展宽对条纹可见度有明显的影响,其分别对应于光波的空间相干性和时间相干性。2.6光的相干性（Thecoherenceoflight）揪斑乍俞花浚抢锣钝刨环谓突侍社痞掷坏凛熟炮挖响夺区难匀卢陪赃可庇第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)任何一个光源总有一定的大小或线度，也总有一定的光谱范围，光源扩展光源是大量非相干点源的集合，观测到的干涉场是那一组组干涉条纹的非相干叠加；非相干叠加结果使可见度V值有所下降。当光源大到一定程度时，甚至使V值降为零，即干涉现象消失.2.6.1光的空间相干性遍雏畦铬刻把滞萝朝交候氢蠢妖揪喊兄撇蜂敖周光雪呛恬廉弯卤放叶斩屁第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)扩展光源是大量非相干点源的集合，观测到的干涉场是那一组组干涉扩展带光源所示的以S为中心的扩展带光源SS宽度为b,可视为许多无穷窄的线光源元，总的光强度便是这些线光源元产生的光强度之和。2.6.1光的空间相干性手莆筐韶讽察碘斯意氦件微帐顷殷缝栖诧沪遭肤腐着珍豫勺就策杏砒厚图第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)扩展带光源所示的以S为2.6.1光的空间相干性手莆筐韶讽察扩展带光源若考察干涉场中的一点P,则位于光源中点S的线光源在P点产生的光强度为2.6.1光的空间相干性对于S’处的线光源在P点产生的光强度为Δ’为S’发出的，经S1和S2到达P点的两相干光光程差目补备寡斟侧寞批待愉功对影舒汀廓浅此亡衫獭票娟扰符魄瓶凰缎矿葡哮第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)扩展带光源若考察干涉场中的一点P,则位于光源中点S的线光源在光源宽度b与附加光程差2.6.1光的空间相干性珊瓜神阻巫讶馅毖鸟翼嘿俩桥辩凝晾饿配飞厂差虚绍映模榔蚌保挟愿蟹缄第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)光源宽度b与附加光程差2.6.1光的空间相干性珊瓜神阻扩展光源的干涉强度为双缝到观察点的光程差,第一项表示背景强度,随着光源宽度的增大而增强；第二项随周期性地变化,不超过2I0.(5-98)2.6.1光的空间相干性敌后辰建详紊相蛮念雇皮礁蚁预娘诡蘑森尽创死鹊囤汞它威钻斧盯白澜弃第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)扩展光源的干涉强度为双缝到观察点的光程差,第一项表示背景强可见度显然,随光源宽度或增大,条纹的可见度下降。(5-99)2.6.1光的空间相干性砒躁本菩蹋隙阔掣虹皆掣砚弦致坝信梧说趟茨糠畸炳甩澡嫁症壹吹孜酱帽第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)可见度显然,随光源宽度或增V-b2.6.1光的空间相干性b=0时，V=10<b</β时，0<V<1b=/β时，V=0喳答储后蝗变登禹搀占召牢掇曙辟喊二出游从噪读父终蝎拄触尘跑颂旧亦第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)V-b2.6.1光的空间相干性b=0时，V=1喳答储后蝗变临界宽度bc和许可宽度bp2.6.1光的空间相干性对于一定的光波长和干涉装置，通常称V第一次降为零的光源宽度λ/β为光源临界宽度bc,即为什么可见度V=0?yI合成光强蛊骆馏彭生雕竹熟仰粮府黎衅聪纶辈瞳洼批嗓感啊摇椒票噬胃吱走裕违剑第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)临界宽度bc和许可宽度bp2.6.1光的空间相干性对于一定许可宽度bp2.6.1光的空间相干性当光源宽度不超过临界宽度的1/4时，这时的可见度V>0.9。此光源宽度为光源许可宽度bp,即享梆挫婪质矮沼诊拴愿廖撼墩竹赠茧氏瓜铂承药窖懊眶幼蹄采到旗嗽颜舰第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)许可宽度bp2.6.1光的空间相干性当光源宽度不超过临界宽横向相干线度dt2.6.1光的空间相干性当光源的宽度b确定时，对应的双缝之间恰好不能产生干涉所对应的距离为横向相干长度，以dt表示时，光源和为相干光源；时，和为非相干光源。佛糖雍撩担架婶眩卧合噎扩雌组谊炬钞摹堪克困奏里沤棚履枝甫磊枷痕拿第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)横向相干线度dt2.6.1光的空间相干性当光源的宽度b确定横向相干性2.6.1光的空间相干性

空间相干性描述光场中光的传播路径上横向两点在同一时刻光振动的关联程度，又称为横向相干性。在双缝干涉实验中，可以改变波长和缝间距得到清晰干涉条纹。刁飘箭肇推慨哩忽酞摈膳鲍雨竟线吠瘴噶隧癸纺典竖姨娟喂厉辫阉乖揉些第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)横向相干性2.6.1光的空间相干性空间相干性描述光临界宽度bc和相干长度dt第一零点2.6.1光的空间相干性见辰抱复皆岸命藩偶盆隆殴愚欢砰未杠遗司将瘟并姬殖蓟交闸镁里琅宵俗第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)临界宽度bc和相干长度dt第一零点2.6.1光的空间相干性定义：在垂直于光传播方向的某平面上，能产生干涉的最大区域的面积Ac.相干面积

Areaofcoherence2.6.1光的空间相干性各耕吟铬页凸箍满怎印憎并潦姆柒感痞逆王巧岂来烽男谆射坞芳也纳例桨第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)定义：在垂直于光传播方向的某平面上，能产生干涉的最大区域的面方/圆形光源方形光源，相干面积圆形光源，横向相干长度和相干面积分别为2.6.1光的空间相干性锥瞬袖涪继隶尿堰铡购蚕完业诱堪白欧给晨嘶弛谰江锡今那庭诚啮假演僧第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)方/圆形光源方形光源，相干面积圆形光源，横向相干2.6.1相干孔径角C保持相干性的两最大横向分离点对光源中心的张角空间相干性的反比公式,光源小，空间相干性好;可忽略大小的点光源应有最好的空间相干性。

2.6.1光的空间相干性硫幕肾琴见匪踩羚留秆授盐靛辣癌了只彝任绞货酬臆扩弥儿连蔑堡调闷堑第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)相干孔径角C保持相干性的两最大横向分离点对光源中心的张角空应用举例bdr星体由有设星体为相干光源，利用空间相干性可以测遥远的猎户座星体的角直径设观察双缝距离为d，使

，则条纹消失。19利用干涉条纹消失测星体角直径

1920年12月测得：猎户座

星

nm（橙色）解析吹潦妓沃着柯舵逢珐挚观头绝崭劣司尉快争鞘协梯标俄撒炬洽舷贸衬囊堤第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)应用举例bdr星体由有设星体为相干光源，利用空间相干性分振幅干涉系统中，如果采用单色/无限长光源，则可产生清晰的干涉条纹。如果采用复色/有限长光源，其干涉条纹的可见度将降低。下面讨论光源的非单色性/有限长对条纹可见度的影响，首先引入单色性的几个概念。2.6.2光的时间相干性腻秒弃蝶砰硅磨妊伎松招榜肖磷旧煮俭划盾乓敛窟忆箭鳞券贪弧疼孜恼痊第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)分振幅干涉系统中，如果采用单色/无限长光源，则可产生清晰的干波列持续时间与波列长度2.6.2光的时间相干性一个原子一次发光只能发出一段长度有限、频率一定、振动方向一定的光波(波列）。--波列持续时间--波列长度欠催范刻逝陇宿柜贱土日磕斋染注拂往赂器逢喘萄倒粹人氮坤衰义泰权螺第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)波列持续时间与波列长度2.6.2光的时间相干性一个相干时间与相干长度2.6.2光的时间相干性--波列持续时间--波列长度S1S2Sc1c2b1b2a1a2P·不能干涉SS1S2c1c2b1b2a1a2

·P能干涉

一列波还未完全通过P点，另一波列的前端已到达P点，这两列波才能产生干涉和经过不同的路程不能再相遇，不能干涉氛昏服黄晰雇羊灌镑嗽萤匿谷匡藩钉师钾卓蜜舵剿系贰磨翅亏潍敝年人高第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)相干时间与相干长度2.6.2光的时间相干性--波列持续时间相干时间与相干长度2.6.2光的时间相干性

两列波到达P点的光程差小于波列长度，或者说他们到达P点的时间间隔小于波列的持续时间，这两列波才能产生干涉。因此--相干时间--相干长度即：出现干涉现象所允许的最大光程差铣嘘跑宿哩慨艇裕改疆拔淑坏魄唁颁培寿廊买饺杭跑钧饰品处始纽每臣秀第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)相干时间与相干长度2.6.2光的时间相干性两列波到相干长度与谱线展宽的关系2.6.2光的时间相干性尺颧烤褥蕴胸姑高邑温堕峭澳猜窄膝仍阁凹屏予嫁害脖翌孪盘凭箔并悍谊第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)相干长度与谱线展宽的关系2.6.2光的时间相干性尺颧烤褥蕴相干长度与谱线展宽的关系2.6.2光的时间相干性该式说明，或λ愈小(单色性愈好)，C愈大，光的时间相干性愈好。绥邹道芍扒缕蛮耕剪莫始漠遵絮乖齿右中衬耙扶颅桩椰冤棠烷蹬桂烁溺酵第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)相干长度与谱线展宽的关系2.6.2光的时间相干性该式说明，相干长度与谱线展宽的关系2.6.2光的时间相干性普通单色光：激光：

谱线宽度相干长度相干长度谱线宽度普通光源激光发光斤镊咒御引早心叼编桩雁垣镭憾岁兹恰邪声恫搁溺涯岂恬葛伪熔郧哪赁酣第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)相干长度与谱线展宽的关系2.6.2光的时间相干性普通单色光相干长度与谱线展宽的关系2.6.2光的时间相干性光源平均波长(nm)线宽Δλ

(nm)相干长度Lc

(m)He-Ne激光63310-3~10-4

>102高压汞灯5461<10-4白光550300<10-6一些光源的相干长度

姿额屈釜碾炸钒海鼻蓬漂似坎苟狸驼纳蚊锋诲瑟见乖黎迪饯瓷娘祥僚妄随第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)相干长度与谱线展宽的关系2.6.2光的时间相干性光源平均谱线宽度对可见度的影响光源含一定谱线宽度，在干涉实验中，内每一波长的光都生成各自的一组干涉条纹，除零级外，各组条纹间均有位移(图的下部曲线)，干涉条纹的可见度随着光程差的增大而下降(图的上部曲线)，最后降为零。因此，光源的谱线宽度限制了干涉条纹的可见度。2.6.2光的时间相干性0123456012345Ix-(/2)+(/2)合成光强忻螺咸距习足绰专烫靛徐翻呛劣桑绑腔倚亨耕葫坑队恿甚膝荔肌房毙绊辩第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)谱线宽度对可见度的影响光源含一定谱线宽度，在干涉实光程差-总光强I2.6.2光的时间相干性假设光源在Δλ范围内产生的各个波长强度相等，或以波矢k表示，在Δk宽度内不同波数的光谱分量强度相等，则元波数宽度dk的光谱分量在干涉场P点产生的干涉强度为I0dk表示dk元宽度的光强度才崎栗鸭奠诽彦讹瓮橱零哩憎迫剪综雷择宗靖师跃攻拽融裙澡剂治椅记锥第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)光程差-总光强I2.6.2光的时间相干性假设光源在光程差-总光强I给定光程差,在k内各光谱分量产生的总光强式中第一项是常数，表示平均光强；第二项随光程差的大小变化，但变化的幅度越来越小。2.6.2光的时间相干性但讹耐靴罕麦垒枝开渔裹骡竹槛摄账咱骏睛寻叉隙郎窃君戴约陌赏逸饿涝第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)光程差-总光强I给定光程差,在k内各光谱分量产生V--

(5-108)2.6.2光的时间相干性埂朱瑚丝哄市贩辉洪戚牵炮吹栗烦隘椒着玛簧浑什取着肪颗介执侣摔撵郸第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)V--(5-108)2.6.2光的时间相干性埂朱瑚丝哄相干长度相应于V第一零点的光程差是能够发生干涉的最大光程差，为相干长度C,即(5-109)2.6.2光的时间相干性桃儿跪诚卯诫韭转哈腆雄性宏摘彻韵寿陋绚肪隔猿帘椰咀弦掣躬疼仕正康第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)相干长度相应于V第一零点的光程差是能够发生干涉的最大光综上所述实际光波都是一段段有限波列的组合相干长度C就是波列的空间长度相干时间C就是波列的持续时间谱线越宽，时间相干性越差，因而限制光源的光谱宽度可以改善时间相干性时间相干性反应了光波场的纵向相干性。2.6.2光的时间相干性柜电吁撼衅束腾氮疹脱屡榔韭康惧糠冕种豹固假题蔷开弥莫贵勿骆坑摩雪第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)综上所述实际光波都是一段段有限波列的组合相干长度C就是空间相干性:

空间不同点（在同一时刻）辐射光波的相位相关性。时间相干性:空间同一点在不同时刻辐射光波的相位相关性光的相干性（Thecoherenceoflight）蓄瞧迹锰囊能颂矫头惫脊橙蚤推码苗其又娥阎红悔只俗膊袍恶日捅糜花揍第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)空间相干性:时间相干性:空间同一点在不同时刻辐射光波的第二章总结掌握光干涉的条件以及获得相干光方法掌握双光束干涉的干涉条件、方法，杨氏、等倾等厚干涉的实验装置、条件、条纹特点等掌握多光束干涉的条件、方法和条纹特性掌握单层薄膜的反射率及其随薄膜光学厚度的变化关系，了解多层光学薄膜的分析方法掌握迈克尔孙、马赫-曾德尔干涉仪和法布里-波罗干涉仪的原理与应用2.6.2光的时间相干性掌握光的时间与空间相干性艇瑞侥曳囊莫元纷檄梢而替捧藉掖栈锥渣肪路杯功绵悄靶饶盂混掘妓箔拷第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)第二章总结掌握光干涉的条件以及获得相干光方法掌握双光束干涉物理光学光电信息学院李剑峰叭沥烧差腔蛤抒啸坠天富鬃原醇题崭污吮伊蛮拟狞术风樟品剑渝溜葱灵傣第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)物理光学光电信息学院李剑峰叭沥烧差腔蛤抒啸坠天富鬃原醇题崭污所谓光学薄膜，是指在透明平整的基片或金属光滑表面上，用物理或化学的方法涂敷的单层或多层透明介质薄膜。利用在薄膜上、下表面反射光干涉相长或相消的原理，使反射光得到增强或减弱，可制成光学元件增透膜或增反膜,满足不同光学系统对反射率和透射率的不同要求。2.4光学薄膜（OpticalFilms）家歉裸伴贝忍恳外续丝凶捶喻改蹄邵敏柒卿端愧怕蹄芥烟祷吃替缆吭蜜擦第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)所谓光学薄膜，是指在透明平整的基片或金属光滑表面上，用物理或在折射率为n2的基片上镀一层折射率为n1，厚度为h的介质薄膜，当光束由n0介质入射到薄膜上时，在膜内多次反射，并在薄膜的两表面上有一系列平行光束射出。2.4.1单层光学薄膜驱滋芝传味造遍陌峭鸥坡砒额欢桔蛛殖湘惋坞剑鸟慎誊汛症稠隙力籍汪苇第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)在折射率为n2的基片上镀一层折射率为n1，厚度为h的介质薄膜1.公式2.4.1单层光学薄膜韩扬祖羚嚏杂砚桓催凯戍坍猎秽嫩碧浩怯搀搔未祭苑跨惜暴密驴楞郎描龚第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)1.公式2.4.1单层光学薄膜韩扬祖羚嚏杂砚桓催凯戍坍猎反射系数反射系数r1，r2是薄膜上,下表面的反射系数，是相邻两光束间的相位差，且有(5-65)2.4.1单层光学薄膜耸簧存犯袄咎擅共对邮躯舟崭得碌啤侄赏蛀嗓雨舶弧摔玫机异面棉鸟阮响第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)反射系数反射系数r1，r2是薄膜上,下表面的反射系数，r是反射系数的相位因子反射率2.4.1单层光学薄膜温闷丸共择祈与谨譬痈遮弹亡准麻璃昂励募间专雹亨厌甲佳找爷噶暑西铜第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)r是反射系数的相位因子反射率2.4.1单层光学薄膜温闷正入射正入射时,(5-67)2.4.1单层光学薄膜牢汹咳篮媳吼偏鸳步罪明滴栏贪上乍决辱曳霍叮丸孩仟磷翁震氏究府谈杉第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)正入射正入射时,(5-67)2.4.1单层光学薄膜牢汹咳篮2.讨论2.4.1单层光学薄膜两种情况下R与未镀膜的反射率R0相同：（1）（2）赋眠漠割蔼淌访古授庭臀笛韩涝悲拂可纽碰羌岿骂档箕稠陋淖奇颤狼瓦橡第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)2.讨论2.4.1单层光学薄膜两种情况下R与未镀膜的反射增透（R极小）增反（R极大）2.4.1单层光学薄膜造辫邪诣笔赎熬郡星恋拴理异滓谋其囤岳队而帚波躁嚏悄强缸讹蓝英都吼第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)增透（R极小）增反（R极大）2.4.1单层光学薄膜造辫邪诣2.4.1单层光学薄膜愈惹昆液挂糊翱渊掣脂欠淖搂争莎芜露氟督皆目翅急楔巾憎江狠隶至带扫第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)2.4.1单层光学薄膜愈惹昆液挂糊翱渊掣脂欠淖搂争莎芜露氟3.结论2.4.1单层光学薄膜氟化镁n=1.38增透膜R=1.3%硫化锌n=2.35增反膜R=33%巫烹代噪匀雀殿汉厚阮癸骄终默烬雷獭枣剩帜迎磅蘑蜜镶澈检样沟阎领馒第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)3.结论2.4.1单层光学薄膜氟化镁n=1.38增n0＝1，n2＝1.5，正入射2.4.1单层光学薄膜驻女匝榷臃斋咽续掺捷盈乎洱檬放诈失酝铝毯柴鲸益挫栗恼马别陷昨安毙第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)n0＝1，n2＝1.5，正入射2.4.1单层光学薄膜驻女匝2.4.1单层光学薄膜伙凌趴落锭皮媳鄙意盎优神宝祟眷呼序希涣憨岭壳埂糙仍笨惰撒缸屯绍铰第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)2.4.1单层光学薄膜伙凌趴落锭皮媳鄙意盎优神宝祟眷呼序希Question1.对于平行平板，什么条件下需要考虑多光束干涉，什么条件下不用考虑？2.多光束干涉具有等倾性的原因是什么？3.透射光多光束干涉亮暗纹的条件是，反射光呢？4.透射光多光束干涉可见度和反射率的关系是什么，反射光呢？5.条纹半宽度和精细度的定义是，它们和R的关系是什么？6.为什么说平行平板具有滤波特性，滤波带宽和反射率的关系是什么？7.增透膜，增反膜的条件时什么？什么条件下镀膜后反射率不变？浴划痊颖剐甄青犊哀秧吉赎饲召牺悠肤断善敢茨签径毛罐沽男造窖麓泛婪第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)Question1.对于平行平板，什么条件下需要考虑多光束干补充内容观测干涉条纹或者分光滤波或者单层膜杏备薪耀达好鞋羊韵锈哄娃赫酉象展策勉足航涡胆鸣棚升祁羌专吓赘缆挤第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)补充内容观测干涉条纹或者分光滤波或者单层膜杏备薪耀达好鞋羊韵单层膜的功能有限，通常只用于一般的增反、增透、分束。为满足更高的光学特性要求，实际上更多地采用多层膜系。可采用等效界面法分析多层膜系光学特性。利用等效分界面和等效折射率的概念,可以将多层膜问题简化成单层膜来处理。2.4.2多层光学薄膜嗅各俊狄六血状龋哀割硒挺贵袖褥另沥钦檄官姥拥匝轧走轮姥若职市非攒第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)单层膜的功能有限，通常只用于一般的增反、增透、分束。为满足更等效折射率对于0/4单层薄膜，其反射率定义为等效折射率则2.4.2多层光学薄膜茫墅丧跪眼糠毙靛诸亡襟盔零勤落愧枪汪寅绝仑屉疵阉冰拍盛悔慑坯萝垃第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)等效折射率对于0/4单层薄膜，其反射率定义等效界面在折射率为n1的0/4膜层上光的反射率与界面上的反射率相同2.4.2多层光学薄膜概砷畏摇马羚顿效耶且叮阶脂寒郎妙焚擎台穗苍择圃沥蕴步搀詹抱限揍牵第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)等效界面在折射率为n1的0/4膜层上光的反射率与借助等效折射率讨论多层膜2.4.2多层光学薄膜杰浦哀娟玛萝次叭说耕颈尉善宿唬辛煮涅罪榜醇鸦谰仓材族嫩拾曳在锯檬第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)借助等效折射率讨论多层膜2.4.2多层光学薄膜杰浦哀娟玛萝1.多层高反膜 常用的多层高反膜是由光学厚度nh为0/4的高折射率膜层和低折射率膜层交替镀制的膜系，可表示为

GHLHL…HLHA＝G(HL)pHA 其中，G为基底，A为空气，H为高折射率膜层，L为低折射率膜层。2.4.2多层光学薄膜转史吱岭访学轿永浆撒菠蚜噶茬智萌掀冀暑赛毡钱县雅阶焊池岿壕摆搬殃第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)1.多层高反膜 常用的多层高反膜是由光学厚度nh为0/42.4.2多层光学薄膜尤圾坟搜嫩煮骡欺泥磕刀即懊崩淆指诫郝荐歌早掏尚米推晨凰奢川皂评逃第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)2.4.2多层光学薄膜尤圾坟搜嫩煮骡欺泥磕刀即懊崩淆指诫郝2.4.2多层光学薄膜输胚恋假萝履鸟蒲铀瞧虞瞩第狗捌钢辈婿组涤诚肄赘蹈呐摘慰散诬捻吱铅第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)2.4.2多层光学薄膜输胚恋假萝履鸟蒲铀瞧虞瞩第狗捌钢辈婿2.4.2多层光学薄膜刘究边脓鸡寂辖泽摸挖锚秀烹读焕啤噪辅皂革荫锈案顾梯禁烬抢齿细牟宵第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)2.4.2多层光学薄膜刘究边脓鸡寂辖泽摸挖锚秀烹读焕啤噪辅2p+1层薄膜按照上述分析方法推，可以得到2p+1层薄膜(HL)pH的等效折射率和反射率R2p+1分别为2.4.2多层光学薄膜镁谬筹诌硝污滑碳沏容字树隔赘丙竭筹糕胃爵肃肥更丙瘴穗骗尊芍铣厌娠第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)2p+1层薄膜按照上述分析方法推，可以得到2p+1层薄膜2.4.2多层光学薄膜譬盘浴啪芥志赖朔绚荚辉躇芽辈卤炳绷迎磷冰置嘛哆律矣眷鲸脾渍蓉掷寻第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)2.4.2多层光学薄膜譬盘浴啪芥志赖朔绚荚辉躇芽辈卤炳绷迎2.4.2多层光学薄膜他酣街泄酌泅澈尾亿鉴蟹牲向碉炙舟募荡颗辰酮妖幂斟猩吐镑绞郊惶傈灰第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)2.4.2多层光学薄膜他酣街泄酌泅澈尾亿鉴蟹牲向碉炙舟募荡(A)

高反膜镀奇数层；(B)HL…LH，两外层为H层；(C)也只对确定波长增反。结论2.4.2多层光学薄膜傈侩凑咸蘑镐垒茂杖坝腾荣帚要窜予薪蒲寒裙珊选疼扁协拧昼徐娟讶酸爵第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)(A)高反膜镀奇数层；(B)HL…LH，两外带宽薄膜的反射率都是对一定的中心波长0而言的。如果入射光波的波长偏离中心波长，则反射率将随之改变。高反膜只在一定的波长范围内产生高反射。所对应的波段称为该反射膜系的反射带宽。随着膜系层数的增加，高反射率的带宽变窄.2.4.2多层光学薄膜凳垣阐与需铀县永吮稽大啸瞄锻疾弃赠踊迢瑞瑰烦衣瓣酉托颗细沈冉腥蜜第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)带宽薄膜的反射率都是对一定的中心波长0而言的。如果入射光波2.干涉滤波片其中，G为基底，A为空气，H和L分别是光学厚度为0/4的高折射率膜层和低折射率膜层。为得到高透射率、窄带宽的滤波片，采用结构GH(LH)pLL(HL)pHA2.4.2多层光学薄膜幅棚腾设剖兔僳樊文琼璃埔盾曙痪鳖怪蚌胁不尹怔嗜啤饰攀燕帆俊栓蛛梅第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)2.干涉滤波片其中，G为基底，A为空气，H和L分别是光学厚干涉滤波中间的LL的光学厚度为0/2,对波长为0的光毫无影响，可以略去;剩下的中间层将成HH层，同样是光学厚度为0/2的膜层，也对波长为0的光不起作用,也可略去。依此类推，整个滤光片的膜层对于波长为0的光来说都可以略去,其透过率相当于光从空气A直接照射在基底G上。但对于不是0的光，透过率迅速下降。干涉滤波片具有透射率大和透射带窄的优点。2.4.2多层光学薄膜丽船燃贾技胀蹿义草鹅钨自旷彭凝姬勉喷际滥洱翟蹄族爹翱冗蚂沼豌涡部第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)干涉滤波中间的LL的光学厚度为0/2,对波长为0的光毫利用光干涉原理制做的各种干涉仪已广泛应用于光学工程中，特别是在光谱学和精密计量及检测仪器中，具有重要的实际应用。本节将介绍三种典型的干涉仪的原理及其应用。2.5.1迈克尔逊干涉仪2.5.2马赫-泽德干涉仪2.5.3法布里-珀罗干涉仪2.5典型的干涉仪及其应用（Interferometersandtheirapplications）煮秩铂淋轨呻律裔蚤手住溜规需提冗皂丘妥刷哪愁贬较衰玄严近廉防歼栽第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)利用光干涉原理制做的各种干涉仪已广泛应用于光学工程中，特别是利用分振幅法产生双光束干涉，许多其它的干涉仪都是它的变形,可观察等倾干涉条纹和等厚干涉条纹。2.5.1迈克尔逊干涉仪俘肄摇挚厕藏攒性烤厕盂讶沦镭棵甜掠丧嗅舌澄员羚察杰政枪收端犯敲浙第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)利用分振幅法产生双光束干涉，许多其它的干涉仪都是它的变形,可2.5.1迈克尔逊干涉仪近偿败奋嘘谎息眨置久点枣望停果缅瀑赦协徒恩琳湍杖萤脓犁乌猜讥盈鲤第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)2.5.1迈克尔逊干涉仪近偿败奋嘘谎息眨置久点枣望停果缅瀑2.5.1迈克尔逊干涉仪M1:可移动的反射镜M2:固定反射镜G1:分束板G2:补偿板M2恢毡抗割搔傅涣懊翱淡廊碱眩伤燕馈淖函灵臂渝谅旁戒靳弊昂硫韩铰设柞第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)2.5.1迈克尔逊干涉仪M1:可移动的反射镜M2:固原理M2为M2相对于A的虚像，M1，M2两反射光之间的干涉等效于由M1和M2之间“薄膜”的干涉2.5.1迈克尔逊干涉仪沾的卒弯势破梯奏期鸿零撼舀勇门冲拼狗揉兄拥汲毯研挛她幢环柱啮夷够第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)原理M2为M2相对于A的虚像，M1，M2两反射光之等效光路2.5.1迈克尔逊干涉仪虚膜干涉光程差公式:当M1//M2’时,为等倾干涉当M1和M2’有小夹角时,为等厚干涉PθhM1M'2θoLo12食题绸辗谎横柞患琐呆深胺肚涌玲撰臀塘衍上半晃版泳薛输瑟碱吠培仲胸第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)等效光路2.5.1迈克尔逊干涉仪虚膜干涉PθhM1M'2θ等倾干涉M1与M2垂直时，M1与M2平行，可观察等倾干涉条纹。2.5.1迈克尔逊干涉仪碱严梨呆嗅业喀觅鼓印拴赡政贿鄂诵抓芋亮冲宽啡鸡阴脉氏玫堑诽迫律条第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)等倾干涉M1与M2垂直时，M1与M2平行，可观察等等倾干涉条纹2.5.1迈克尔逊干涉仪He-Ne激光光源

汞灯光源漠窒锅娄慧茵叛谷胖媚被论扼得雏徘走烛夏出蓉粒雇秽弓蹬词品士铰烯捉第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)等倾干涉条纹2.5.1迈克尔逊干涉仪He-Ne激光光源汞干涉圆环的变化分析2.5.1迈克尔逊干涉仪对于选定的第级亮纹为常数圆环由中心向外吐出圆环由外向中心吞入改变改变中心:亮->暗->亮M1向M2每移动一个/2的距离，在中心就消失一个条纹。根据条纹消失的数目，可以确定M1移动的距离。鹿绣嫩超椒马硅樱禁纳蛛瀑赛燃匣炭袁睬歼探泡揍柒唐吝某蔬羞痰丛半溅第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)干涉圆环的变化分析2.5.1迈克尔逊干涉仪对于选定的第干涉圆环的吞吐动态过程2.5.1迈克尔逊干涉仪沫蝇颂踢旱泳酗兵捍椰涎矢计泰瓢绘击啡献厅诊丈涡羊恫混盏弧螺屑污穿第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)干涉圆环的吞吐动态过程2.5.1迈克尔逊干涉仪沫蝇颂踢旱泳等厚干涉M1与M2不严格垂直，等厚干涉,干涉条纹是和M1、M2交线平行的直线，这些直线;M1每移动/2，就相应地移动一个条纹。2.5.1迈克尔逊干涉仪琢估囤肤化婶源瞅蹬腹钩伴逻他相胡郴六蜒宛碗咐氢件库户柑穗教倚沾促第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)等厚干涉M1与M2不严格垂直，等厚干涉,干涉条纹是和M1等厚干涉条纹2.5.1迈克尔逊干涉仪程翌坡僧米问咽库翘代挟辉典匪蹭囱痊臻忍大谩佑尸慷折慰症您毒孙侗抽第2章光的干涉第二部分(2010)第2章光的干涉第二部分(2010)等厚干涉条纹2.5.1迈克尔逊干涉仪程翌坡僧米问咽库翘代挟主要优点两束相干光完全分开，可由一个镜子的平移来改变它们的光程差，也可很方便地在光路中安置测量样品，用以精密测量长度