多光束干涉原理

多光束干涉原理第一页，共十七页，2022年，8月28日波前分割----多缝的干涉第二页，共十七页，2022年，8月28日光柵衍射包含单缝衍射和缝间子波相互干涉两种因素l每条单缝都产生同样的单缝衍射图样缝与缝之间的子波干涉产生干涉条纹,各条纹的强度受单缝衍射条纹强度调制缝数增多,缝间干涉明纹变细.缝数很多,缝间干涉形成一系列很细的干涉明纹,各明纹的极值受单缝衍射因素的调制.第三页，共十七页，2022年，8月28日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第四页，共十七页，2022年，8月28日多次反射和透射产生的多光束干涉第五页，共十七页，2022年，8月28日夏尔.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。第六页，共十七页，2022年，8月28日法布里—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，其相向的平面上渡有高反射膜，要求渡膜表面很平（与标准样板的偏差不超过1/20—1/50波长）。不变，法布里—珀罗标准具。改变，法布里—珀罗标准干涉仪。第七页，共十七页，2022年，8月28日法布里—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第八页，共十七页，2022年，8月28日hA0i1GG’n2i2I3I1’I1I2’I2I3’I11I22I33二、实验原理▲设度银面的反射率为A’则其折射率为I1（折）：I1’（反）：I11（折）：I2（反）：I22（折）：…第九页，共十七页，2022年，8月28日G’透射光I11I22I33I44

…振幅▲透射光相互平行，通过L2在焦平面上形成薄膜干涉条纹。▲两束透射光的位相差：位相0I22与I11：I33

与I11：I44

与I11：…若设I11位相为0，则I22位相为，I33位相为，…等比数列等差数列振幅按等比数列减少，公比

位相按等差数列增加，公差

结论与迈克耳孙干涉仪的完全相同。第十页，共十七页，2022年，8月28日三、光强计算多束透射光叠加的合振幅（计算过程见附录1-5）：爱里函数精细度，描述干涉条纹的细锐程度第十一页，共十七页，2022年，8月28日四、极值条件时，振幅极大时，振幅极小可见度愈显著由第十二页，共十七页，2022年，8月28日讨论▲A与的关系无论如何，A几乎不变时，A=Amax，稍有偏离，A→0。由▲作爱里函数曲线亮条纹宽度↓纵坐标为透射光干涉的相对光强暗条纹强度↓条纹的锐度和可见度↑！第十三页，共十七页，2022年，8月28日改变，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▲复色光入射随第十四页，共十七页，2022年，8月28日▲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A≈A0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φ相邻两束光之间的位相差第十五页，共十七页，2022年，8月28日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