哈尔滨工业学 光学习题课 6干涉装置.ppt

1、光干涉装置及时空相干性,1,1分波前干涉装置的光程差、条纹形状和间距,基本概念和公式总结,条纹形状：,垂直轴的直线条纹；,条纹间距：,2双面镜、双棱镜和洛埃镜的条纹间距,分波前干涉装置,2,光程差：,3）空间相干性的几个公式,2）空间相干性的起因,3,由于非相干点源组成的线光源或面光源S在空间的扩展，才引出了次波源S1和S2的空间相干性的问题。,3空间相干性,1）空间相干性定义：,空间相干性是指在给定宽度b的单色线光源（面光源）照明的空间中的多大范围里提取出的两个横向次波源S1和S2还是相干的。,4时间相干性,时间相干性是指在非单色点源 S 照明的波场中两个次波源 S1 和 S2 在沿波线的纵

2、向方向上相距多远还是相干的。,2）时间相干性的起因,1）时间相干性定义：,由于点光源发光时间的有限性，导致波列长度的有限性或者波列的非单色性，才引出了次波源 S1 和 S2 的时间相干性的问题。,3）时间相干性的几个公式,4,5等厚、等倾条纹的光程差和条纹特点,正入射：,当平行光正入射到薄膜上时，处于薄膜表面的干涉条纹称为等厚条纹。,处于无穷远的等倾角干涉条纹称为等倾条纹,5,6.楔形薄膜和牛顿圈的公式和条纹特点,内疏外密中心为暗点的圆环(中心级次低),6,7多光束干涉,1）多光束干涉条纹的特点：条纹很细锐、明亮,2）几个重要公式:,7,非单色平行光入射，i=0：,非单色、球面光入射：,8,8

3、增透膜和增反膜,1）实现增透的条件：,2）实现增反的条件：,9. 需要掌握的基本方法,1) 求解时空相干性问题的方法,2) 求解分波前干涉问题的方法,3) 求解分振幅干涉问题的方法,4) 判断楔形薄膜交楞位置和薄膜表面不平度等问题的方法,5) 判断等厚和等倾干涉的模层厚度变化引起的条纹移动、 吞吐和收扩等问题的方法,9,例题分析,解：,当谱线两个边缘颜色的条纹互相错开一个条纹间距后，条纹的反衬度下降为零了 .,观察屏上条纹消失时的级次为50。,方法1,（1）是一个时间相干性的问题,11,解：,(1) 将次波源S1和S2对透镜成像，最终的干涉条纹是两个相应虚像点在观察屏上形成的干涉。,干涉条纹是

4、杨氏干涉的垂直轴的直线条纹,条纹间距为：,12,平行光的倾角为：,(2) 两个次波源在后场形成的是两束平行光的干涉。干涉条纹是垂直轴的 直线条纹。,3用钠黄光（5893）观察迈克尔逊干涉条纹，先看到干涉场中有12个亮环，且中心是亮斑（规定中心斑不算一环），移动平面镜M1后，看到中心吞（吐）了10环，而此时干涉场中还剩有5个亮环，试求：（1）移动M1的距离？（2）开始时中心亮斑的干涉级次？（3）移动M1后，从中心向外数第五个亮环的干涉级次？,13,解：,分振幅干涉问题,视场：是指被观察的干涉条纹所在的观察场的范围,固定的,（1）分析移动平面镜M1后等效空气膜的厚度 变化,相同视场角范围之内条纹数

5、目变小、条纹变稀,等效空气膜的厚度变薄了,中心点的光程差公式,在膜厚变薄时条纹向里收缩，中心吞了10个亮环条纹 。,（2）因而平面镜位移的绝对值应为,14,镜面移动前有：,镜面移动后：,开始时中心亮斑级次为：,（4）显然，移动后中心亮环级别为：7，向外数第5个亮环的干涉级别为：2。,15,作业题分析,16,17,B,B,如图，由于D位于L1的焦平面上，因此对光束孔径没有影响，所以平行光通过L1后到达L2时的光束孔径BB小于L2的口径，可知：L1是孔径光阑. O点为入瞳中心, 过O点沿D的边框作主光线，由图知：D比L2对主光线限制地厉害，因此D是视场光阑。,i,j,平面波：,球面波：,明纹方程：,解：第一次成像：,第二次成像：,如图所示，高3毫米的小物置于焦距为15厘米的会聚薄透镜前方37.5厘米处的光轴上，曲率半径120厘米的凹面镜置于薄透镜后