双光栅白光衍射干涉的消色效应.pdfVIP

第 13卷 第 9期 光 学 学 报 Vo1．13．No．9 1993年9月 ACTA 0PTICA SINICA September，1993 ① 双光栅 白光衍射干涉的消色效应 9 一 上(海机 西两基200093)．．L／啤r地f 提 要 奉文提出和研究了白光点源照明下的双光栅衍射干涉效应 ．报道了白光照明下剪切干涉 的 消色效应 ．给出了完整的菲涅耳线性标量衍射原理的数学推导 关-词清色效应，双光l! 自光竺 ，j5}}舟 ， 熟知的光栅衍射干涉的泰伯脱 (Talbot)效应 [与 Lau效应 都是在低密度光栅 (Ronchl光 栅)下观察与应用的。 ．本文着重研究了白光点源照 明下的双高密度光栅的衍射干涉效应， 在实验上发现了一种新的白光照明下剪切干涉的 “消色效应 ，并从理论上给出了解释与分析． 1 消色效应 实验装置如图 1所示，白光光源经聚光系统聚焦于 8点，作为 白光点源斜入射 两块频率 相同(为650l／ram)且平行放置的全息位相光栅 G和G。，其中8到G一的距离为 ，G到G的距 离为 z．在距 G!为ds的P观察屏上观察分别经G]与 G2衍射的两个 + 1级衍射光，即图示 (1， 0)与 (O，1)的剪切干涉场 ，其中(1，0)是经Gl的+ 1级衍射复经Gz直接透射光束，(0．1)是经 G透射复经G2的+ 1级衍射的光束．图中 与 岛分别是某波长 的(1，0)与(0，1)两衍射光的 虚光源． 实验上采用点光源对称入射方式．对称入射即 是指入射光按与+1级衍射光成镜对称方式入射．显 然，它是一种全息再现的入射方式．计算表明，此时 入射光与+1级衍射光之间的偏 向角最小，至于点光 源的对称入射就是指点源与光橱光 阑中心连线的方 向满足对称入射或者说点源主光线的方 向以对称方 式入射． 1．1 在点源8对称人射方式下 观察 P面+1级光谱剪切干涉场有如下特点： Fig．1SchemaUcdja∞ mofachromaticeffect① 1)对称性 在 s= 时即与点光源相对于双光 wIIiIe light②@ cvndensin$ lens @ 栅对称位置上观察到对度很好的竖直 (与光栅刻线 diaphragm@ observaUonplane 收稿 日期：1992年 6月 18日；收到修改稿 日期 ：1992年 9月2日 9期 张海联等 双光栅 白光衍射干涉的消色效应 819 平行)的消色干涉条纹，如图2所示．在各光谱剪切干涉图样的重叠区域，由于各干涉图样彼此 周期相 同且无错位，各色彩的条纹很好地重合在一起，形成消色条纹，称之为消色效应．当 ds 偏离对称位置后，原消色条纹 内部的各色彩成分发生相对移动． 2)定域性 对比度较好的消色条纹定域在上述对称位置 区域．前后位移观察屏，条纹由消 色变成彩色，同时对比度下降变模糊． 3厨期变化情况 条纹的周期随d的减小 即两光栅的间距的减小)而增大．另外 ，当沿 照明方向拉远点光源，即增大 时 ，对称位置上的消色条纹的周期也增大．在能看清条纹的前 提下，适当增大 如，所观察到的条纹周期也增大． d)光栅刻线夹角的影响 将某块光栅在面 内旋转一小角度，使两光栅刻线有一个小夹角， 原竖直的消色条纹发生倾斜且周期变小，对比度有所下降，如图3所示． l Fig．2Photoof血ea曲romaticf]in~es Fig-3Photo0fobliquea曲romancfrins~ 5)光栅横 向移动的影响 调节其中某一光栅的横 向平移旋钮 ，每当两光栅相对平