《多光束干涉原理》PPT课件.ppt

1.10 多光束干涉(Multiple-beam interference),1 多光束干涉的原理,多个光波相干迭加时，出现多光束干涉现象,干涉条纹随光程差（位相差）的变化不再是余弦关系,多光束干涉的途径：,振幅分割-薄膜或介质分界面的多次反射或透射.,波前分割-多缝或光栅取代Young干涉中的双缝;,波前分割-多缝的干涉,光柵衍射包含单缝衍射和缝间子波相互干涉两种因素,l,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,多次反射和透射产生的多光束干涉,夏尔.法布里Charles Fabry(1867-1945)阿尔弗雷德.珀罗 Alfred Perot(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。,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1/201/50波长）。,不变，法布里珀罗标准具。,改变，法布里珀罗标准干涉仪。,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,h,A0,i1,G,G,n2,i2,I3,I1,I1,I2,I2,I3,I11,I22,I33,二、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）：,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：,I22 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。,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,四、极值条件,时，,振幅极大,时，,振幅极小,可见度愈显著,由,讨论,A与 的关系,无论 如何，A几乎不变,时，A=Amax，,稍有偏离，A0。,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！,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,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 AA0,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,相邻两束光之间的位相差,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（其条件见附录1-6），在相邻两主最大之间分布着 N-2 个次最大,N/2,/2,N,等于6时的等振幅多光束干涉光强分布曲线,