光的干涉和干涉系统

光的干涉和干涉系统1第一页，共三十六页，2022年，8月28日Wnonnoh2q1q反射光：0.9,0.009,0.0073,0.00577,0.0046…..1当平板镀膜且膜层无吸收时＝0.9透射光：0.01,0.0081,0.00656,0.00529,0.00431…..2第二页，共三十六页，2022年，8月28日二、平行平板的多光束干涉L'P'1、干涉场的强度分布（1）光程差与位相差（相邻光束之间）3第三页，共三十六页，2022年，8月28日aaratt'r'expiδ4第四页，共三十六页，2022年，8月28日（3）反射光的和振幅与光强分布证明5第五页，共三十六页，2022年，8月28日（4）透射光的光强分布6第六页，共三十六页，2022年，8月28日7第七页，共三十六页，2022年，8月28日结论：反射光干涉场与透射光干涉场亮暗条纹互补。反射场干涉条纹对比度好。透射场的亮条纹亮。8第八页，共三十六页，2022年，8月28日在不同反射率条件下，透射光条纹的强度分布曲线结论：1、亮环的光强度为Ii；2、随反射率的增大，条纹变得越细锐，当反射率趋于1时，得到全暗背景上的极细锐的亮纹。9第九页，共三十六页，2022年，8月28日10第十页，共三十六页，2022年，8月28日11第十一页，共三十六页，2022年，8月28日12第十二页，共三十六页，2022年，8月28日二、法布里－泊罗干涉仪（Fabry-Perotinterferometer）（一）仪器结构（干涉仪和标准具etalon）13第十三页，共三十六页，2022年，8月28日（二）用作光谱线超精细结构的研究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的干涉级为m1和m2。对应于条纹的位移De于是有：14第十四页，共三十六页，2022年，8月28日2.自由光谱的范围（能测量的最大波长差）l2的(m-1)级条纹l1的m级条纹自由光谱范围类似于卡尺的最大量程。15第十五页，共三十六页，2022年，8月28日当l1和l2差值非常小的时，它们产生的干涉条纹将非常靠近，如果两个条纹合成的结果被视为一个条纹，则两个波长就不能被分辨。思路：波长能否被分辨，取决于条纹能否被分辨。瑞利判据：两个波长的亮条纹只有当它们合强度中央的极小值低于两边的极大值的0.81时，两个条纹才能被分开。3.分辨极限和分辨本领（Resolvanceoftheinterferometer）16第十六页，共三十六页，2022年，8月28日G2G10.81Im在G1点epdpd-==mm2

,221222141241222

22)()(sin,e+e+=e-p=de+pdFIFIImmiiF＝dd+++FIFIIii)2(sin1)2(sin12212＝任意点的合成光强分布在F点17第十七页，共三十六页，2022年，8月28日整理得：G2G10.81Im18第十八页，共三十六页，2022年，8月28日cos2=1,2h=mG2G10.81Im19第十九页，共三十六页，2022年，8月28日三、干涉滤色片（Interferencefilters）利用多光束干涉原理制成的一种从白光中过滤出波段较窄的单色光的装置。干涉滤色片的结构保护玻璃片基G介质膜F银膜20第二十页，共三十六页，2022年，8月28日1、滤色片的中心的波长（透射比最大的波长）干涉滤色片的参数21第二十一页，共三十六页，2022年，8月28日其中对应同一种波长，如l=5.46x10-7m，m1，m2，m3对应的h1，h2，h3分别称为1，2，3…级滤波片。22第二十二页，共三十六页，2022年，8月28日2、透射波长半宽度：透射比为峰值透射比一半时对应的波长差。已知，条纹的位相半宽度23第二十三页，共三十六页，2022年，8月28日3、峰值透过比24第二十四页，共三十六页，2022年，8月28日InterferencefilterColorfiltersarebasedeitheronabsorptionoroninterference.Bothtypesarecharacterizedbythreeparameters:thewavelengthofmaximumtransmissionorpeakwavelength,max,innm;theefficiencyorpeaktransmittance,Tmax,inunitsofrelativepowertransmitted;andthespectralpurityorhalfwidth,HW,thatisthewidthofthepassbandatthelevelofone-halfthepeaktransmittance,innm.

25第二十五页，共三十六页，2022年，8月28日HWTmaxmax26第二十六页，共三十六页，2022年，8月28日ComplementarityInterferencefilterscanalsobemadeforreflection.Suchfiltersarecalleddichroicmirrors;theyreflectcertainwavelengthsandtransmitothers.Heatreflectorsorhotmirrorsreflectinfrared(whichonabsorptionconvertsintoheat)andtransmitthevisible;coldmirrors,usedinmovieprojectors,transmitinfraredandreflectthevisible.27第二十七页，共三十六页，2022年，8月28日四、光学薄膜

利用物理或化学方法涂镀在玻璃表面或金属光滑表面上的透明介质膜，利于光波在薄膜中的反射、折射和干涉达到增反或增透的作用，还可以起到分光、滤光、调整振幅、位相和偏振态等作用。1、单层膜

WnonnGh2q1q设n0－n面，

t1，r1n－nG面，

t2，r2n－n0面，

t’1，r’1r1t1t2r2t'1r'128第二十八页，共三十六页，2022年，8月28日反射光复振幅

透射光复振幅

式中

29第二十九页，共三十六页，2022年，8月28日AntireflectionCoatingsPartofthelightpassingthroughaboundaryislostduetoreflection.n1n2Thereflectivity,ataboundarybetweentwomediaandatnormalincidenceis30第三十页，共三十六页，2022年，8月28日EffectiveWayTheeffectivewayisbyinterference,applyingasuitablecoatingtothesurface.Thereflectionscanbemadecancelifthetworeflectedwavesareoutofphaseby180o,andinsameamplitude.n2n1n0Thinfilm31第三十一页，共三十六页，2022年，8月28日n2n1n0Thinfilm32第三十二页，共三十六页，2022年，8月28日ThethicknessofthefilmForm=1n2n1n0Thinfilm33第三十三页，共三十六页，2022年，8月28日Homework(11-6)1.Determinetheleastseparationoftwospectrumlines,near500nm,thatcanberesolvedbyanetalonthatis10mmlong(deep)andhasareflectanceof90percent.P24519&2534第三十四页，共三十六页，2022年，8月28日Fabry&PerotMariePaulAugusteCharlesFabry(1867-1945),FrenchPhysicist.WhileattheUniversityofMarseilles,Hetaughtmedicalstudents,laterbecamedirectoroftheFrenchInstituteandprofessorofphysics.Besideshisworkonelectricity,spectroscopy,atmosphericozone,andastrophysics,Fabrytodayisbestknownfortheinstrum