第七章光的干涉.pptVIP

第八章 光的干涉和干涉系统 第一节 光的干涉条件 定义 在两个光波叠加的区域形成稳定的光强强弱分布的现象，称为光的干涉现象 应用 等厚干涉；等倾干涉；干涉仪 （四）激光迈克尔逊干涉仪测长 本节重点内容回顾 等倾干涉（光程差的计算，条纹角半径，条纹间距和平板厚度的关系） 等厚干涉（定域干涉，楔形平板干涉，厚度和角度变化对条纹的影响，条纹间距和楔角的计算） 斐索干涉仪的结构和测量原理，表面不平度的测量和楔角测量。 迈克耳逊干涉仪的结构，测量原理膜厚变化和条纹变化的关系。 （1） 对于折射率均匀的楔形平板，条纹平行于楔棱 条纹分布及性质 注意条纹分布是由h决定的 分析条纹从h入手 Dh (2) 相邻条纹 相邻两亮纹或暗纹对应的光程差之差 都为l，所以从一个条纹过渡到另一个 条纹，平板的厚度改变 （3）条纹间距 （4） a （5） 与楔角成反比与波长成正比 第五节 典型的双光束干涉系统及其应用 1.典型干涉系统 （一）斐索干涉仪：等厚干涉型的干涉仪（光学零件表面质量的检查） a 表面不平度 L3 G L2 P Q L1 激光平面干涉仪 H 球面干涉仪 P L Q D h R1 R2 P Q （1）属于等厚干涉 （2）干涉光束，一个来自标准反射面，一个来自被测面。 （1）光程差与厚度的关系。 （2）厚度变化与条纹弯曲方向的关系。 （3）干涉面间距变化与条纹移动的关系。 条纹分析： 注意应用比例关系 小结： 基本特点： 重点掌握： 测量表面平面度、局部误差 应用： 测量平板的平行度和楔角 （二）迈克尔逊干涉仪（1881） （1）系统结构 （2）M1或M2垂直于光线移动时对条纹的影响。 特点： M1 和M2 垂直时是等倾干涉，板厚度很小，楔角不大为等厚干涉，否则是混合型条纹。 掌握： 条纹变化 h增大时，条纹外冒，变密? ? h减小时，条纹内缩，变疏 等倾干涉 等厚干涉 h增大时，条纹向膜较薄的方向移动 h减小时，条纹向膜较厚的方向移动 M1走过的距离 视场中心移过的条纹的数目 单色光波长 混合条纹 DS 优点： 1）两束相干光完全分开 2）光程差可以由一个镜 子的平移来改变 3）可以很方便的在光路 中安置被测量的样品 应用： 测波长、折射率、厚度 用白光条纹作精密测量 （三）泰曼干涉仪 通过研究光波波面经光学零件后的变形确定零件质量 结构原理 在迈克尔逊干涉仪的一个光路中加入了被测光学器件 单色准直光照明，使产生等厚干涉条纹，用于检验光学零件的综合质量 检验原理 检查棱镜 棱镜干涉图 * 3. 干涉条件 设 则 其中 干涉条件（必要条件）： 补充条件： 叠加光波的光程差不超过波列的长度 满足干涉条件的光波，叫相干光波； 其光源称为相干光源。 相干光波和相干光源 将一个光波分离成两个相干光波方法： 分波前法 分振幅法 注意：干涉的光强分布只与光程差 有关 第二节 杨氏干涉实验（分波前法） 杨氏实验装置 1. 干涉图样的计算 P点的干涉条纹强度 光强 I 的强弱取决于光程差 光程差D的计算 光程差： 干涉条纹的意义 x X为接收屏上的空间位置 用光程差表示： 结论： 1、干涉条纹代表着光程差的等值线。 2、相邻两个干涉条纹之间其光程差变化量为一个波长l，位相差变化2p。 在同一条纹上的任意一点到两个光源的光程差是恒定的。 干涉条纹的间隔 定义：两条相干光线的夹角为相干光束的会聚角，用w表示。 m+1 干涉条纹间隔与波长 x 0 白条纹 白条纹 白光条纹 可以利用λ和ω判估条纹间距 本节重点内容总结 6、干涉条纹间隔与波长：多色光的干涉 2、P点的干涉条纹强度： 3、光程差D的计算： 4、干涉条纹的意义： 光程差的等值线。 5、干涉条纹的间隔： 1、干涉现象和干涉条件 第三节 干涉条纹的可见度 可见度定义： K表征了干涉场中某处 干涉条纹亮暗反差的程度。 1. 振幅比 对条纹可见度的影响 x I 2. 光源宽度 的影响和空间相干性 x I 实际光源是扩展光源—许多不相干点源的集合 多组干涉条纹叠加的强度分布 叠加后干涉条纹 的可见度下降 光源宽度 对条纹可见度的影响 P r 1 r 2 O S 1 S 2 S S 0 x 1 r 2 r S dx c d b β l D l1 l2 x 讨论： 1）光源的临界宽度：条纹可见度为0时的光源宽度 2）光源的允许宽度：能够清晰地观察到干涉条纹时，允许的光源宽度 K 1 0.9 b 三、光源非单色性 的影响 光源非单色性 对条纹可见度的影响 实际使用的单色光源有一定的光谱宽度 所有谱线在干涉场中的光强分布 讨论： 相干长