(物理光学)第十二章__光的干涉和干涉系统-3解析

此时高度变化为：h
H
2n e
H

§12－5 典型的双光束干涉系统及其应用
一、典型干涉系统 1、斐索 ( Fizeau ) 干涉仪：等厚干涉型的干涉仪
1）激光平面干涉仪
的组成和工作原理
G
L1 L2 P Q 激光平面干涉仪
L3
2）主要用途
¶ 测定平板表面的平面度 和局部误差
¶ 测量平行平板的平行度 和小角度光楔的楔角 ¶ 测量透镜的曲率半径
（4）条纹间隔 2 d 2nh sin 2 d 2 dm 相邻条纹 dm m 1, 则有： d 2 ＝2nh cos 2

m
光程与条纹级数

2nh sin 2
将2变成1： 因为 n sin1 n sin2 n cos1d1 n cos2 d2 cos1 cos2 1 n d2 d1 n n n 所以： d1 , 1 2 2n h sin 1 2n '2 h1
S

P
n
M1 M2
S1 S2
二、平行平板 (Plane-Parallel Plates) 干涉 （等倾干涉 Interference of equal inclination）
双光束干涉： I I1 I 2 2 I1 I 2 cos k
1.光程差计算
n AB BC nAN 其中： AB BC h cos 2
n'
AN AC sin1 2htg2 sin1 n sin1 n sin2
n
phase change
n'
No phase change
n
1 sin 2 2 sin 2 2 2nh 2nh 2nh cos 2 cos 2 cos 2

e
¶ 测量平行平板的平行度和小角度光楔的楔 角

L3 G L1
L2
Q 激光平面干涉仪
e
¶ 测量透镜的曲率半径
D2 1 1 D2 h k 8 R1 R2 8
P R1 R2 Q
D h
hN

2
D2 N 2 k 4
2）光源与楔板位置不同时的定域面位置
S P P P a) b) c) S S
图11-16 用扩展光源时楔行平板产生的定域条纹 a)定域面在板上方 b) 定域面在板内 c) 定域面在板下方
3）楔板的角度越小，定域面离板越远，当平行时， 定域面在无限远处；
4）在实际工作中，不一定为0，干涉条纹不只局 限于定域面上，而是在定域面前后一定范围内可以 看到干涉条纹，这个区域称为定域深度。 5）条纹观察：定域面随系统不同而不同，观察不 便，由于人眼有自动调焦功能，观察比仪器方便。

2
3、实验装置： 透镜L2的作用，在成象面上观 察。
1 1 1 图中： l l f
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4、条纹分布及性质 注意条纹是由 h 决定的， 分析条纹从 h 入手。
（1） 亮条纹： ＝2nh

2
m
暗条纹： ＝2nh
m 1 2 2


对于折射率均匀的楔形平板，条纹平行于楔棱
2nh cos 2

2
2nh cos 2

2

No
No

No
No


2nh cos 2
2nh cos 2
2.平板干涉装置 注意：采用扩展光源，条纹域 在无穷远。 条纹成像在透镜的焦平面上。
3、条纹分析(Fringes of equal inclination)
（ 1 ）随1变化，条纹是1的函数， 只要 1 相同， 相同，为一条干 涉条纹，称为等倾干涉 。 干涉条纹为同心圆环。
（2）光程差在1＝0时最大， 最大干涉级在中心。 中心＝2nh mo （光程差与条纹级 2 数）
m0 m1 q
（3）条纹的角半径 1N 1 n 1N N 1 q n' h 说明平板厚度 h越大，条纹角半径越小 ，条纹越密。
2、光程差计算
n( AB BC ) n' CP n' AP
S β =0
θ
n' n n'
1
P A C B
2
θ
图11-18 楔形平板的干涉
用平行平板公式近似： 2nh cos 2

2
垂直入射时，光程差是厚 度 h 的函数，在同一厚度 的位置形成同一级条纹。
垂直入射时： 2nh
2nh cos 2 2 或： 2nh n 2 n2 sin 2 1


2
Since the interval between the two surfaces may be an actual plate or film, or it may be a gap between plates. We have four possibilities, as the following.
n e f d1 f 2 2n h sin 1 注意e与 sin 1的关系
e
中央条纹宽，边缘条纹窄。 （5）反射光条纹和透射光条纹互补
f
二、楔形平板干涉 （等厚干涉 Interference of equal thickness）
1、定域面的位置和定域 深度
1）定域面的位置由＝0确定
h (2) 两条纹间厚度的变化
m 2 2nh m 即 h m 2n 相邻条纹m 1 h 2n ＝2nh
（3） 若平板锲角为时 :
h e 2ne
（4） 如果条纹的横向偏移量为H , 则对应的m为：m H e
§12－4
平板的双光束干涉
S
P
分光性质：振幅分割
两个干涉的点源：
两个反射面对S点 的象S1和S2
S1 S2 n
M1 M2
一、干涉条纹的定域 1.条纹定域：能够得到清晰干涉条纹的区域。
非定域条纹：在空间任何区域都能得到的干涉条纹。 定域条纹：只在空间某些确定的区域产生的干涉条纹。
2.平板干涉的优点，取 ＝0 ，用面光源。