光纤白光干涉原理与应用(苑立波,杨军)思维导图
光的原理与应用思维导图
光的原理与应用思维导图1. 光的基本概念
•光的定义
•光的传播
•光的速度
2. 光的波动理论
•光的波粒二象性
•光的波长
•光的频率
•光的振动方向
3. 光的原理
•光的反射
–定义
–角度关系
•光的折射
–定义
–斯涅尔定律
–折射角计算
•光的干涉
–定义
–构成干涉的条件
–干涉条纹形成原理
•光的衍射
–定义
–衍射现象的条件
–衍射的角度关系
•光的偏振
–定义
–偏振的种类
–偏振的应用
4. 光的应用
•光的传输
–光纤通信
–光纤传感器
•光的成像
–光学仪器
–摄影与相机
•光的显示
–光电显示器
–激光投影仪
•光的治疗
–激光医学
–光疗技术
5. 光的探索与发展
•光的研究历史
•光的未来应用展望
6. 结论
以上是对光的原理与应用的思维导图的详细梳理。
通过这个思维导图，我们可以清晰地了解光的基本概念、波动理论和原理，以及光在各个领域的应用。
充分认识到光的重要性，对于我们认识和利用光的特性具有重要的意义。
同时，光的探索与发展也会为人类带来更多的惊喜和挑战。
希望这个思维导图可以帮助您更好地理解和学习光的原理与应用。
物理光学思维导图
物理光学思维导图
CREATE TOGETHER
DOCS
01
物理光学基本概念与原理
光的传播特性及其分类
光的传播特性
• 光具有波动性 • 光具有粒子性 • 光具有电磁波性
光的分类
• 相干光 • 非相干光 • 部分相干光
物理光学中的基本定律与公式
基本定律
• 费马定律 • 斯涅尔定律 • 布儒斯特定律
基本公式
• 折射公式 • 反射公式 • 衍射公式 • 干涉公式
光源与光电器件简介
光源
• 激光光源 • 非激光光源 • 脉冲光源
光电器件
• 光电探测器 • 光电调制器 • 光电倍增管
02
光的干涉与干涉现象
干涉原理与分类
干涉原理
• 波的叠加原理 • 干涉现象的条件
干涉分类
• 双光束干涉 • 多光束干涉 • 薄膜干涉
物理光学在通信领域的应用
光纤通信
• 光纤的传输特性 • 光纤通信系统的设计与优化
光学无线通信
• 光学无线通信的原理 • 光学无线通信系统的设计与优化
物理光学在医疗领域的应用
激光医疗
• 激光切割 • 激光治疗
光学诊断
• 光学显微镜检查 • 光学成像技术
物理光学在科研领域的应用
光学测量
• 光学干涉测量 • 光学衍射测量
光学检测
• 光学传感器 • 光学检测系统
谢谢观看
THANK YOU FOR WATCHING
CREATE TOGETHER
DOCS
成像技术的应用与实例
成像技术的应用
• 制造光学仪器 • 制造摄影器材 • 制造医疗仪器
光纤干涉型传感器原理及其相位解调技术
θ 为本振信号的初始相位，调整载波信号幅度 φ H ， 使 J 1 (φ H ) = J 2 (φ H ) 。将上两式相加得
SA = S1A(t) + S2A(t) = 2 ABJ1 (φ H ) cos (3ω H t + θ + φ A sin ω At + φ )
(15)
− KGJ 1 (c) cos Φ (t ) KHJ 2 (c) sin Φ (t )
φ (t ) = π 2 时， 奇 （偶） 数倍角频率 ω 出现在奇 （偶） 数倍载波频率 ω 0 两侧。这些出现在 ω 0 两侧的边带
信号携带着被测信号的相位信息。如果不加调制信
第3期
裴雅鹏 等：光纤干涉型传感器原理及其相位解调技术
19
号，输出光强 I1 = A + B cos Φ (t ) ，若 Φ (t ) = 0 ， 则 cos Φ (t ) = 1 ，由于 Φ (t)的存在，信号将发生消 陷或畸变。 光纤 Mach-Zehnder 干涉仪调制与解调系统如 图 4 所示，将两路干涉的信号做差分运算，消去直 流偏移量，与 G cos
2 I 2 = I12 + I 2 + 2 I1 I 2 cos ( ∆ϕ )
I1 = ALeabharlann + B cos ϕ (t ) I 2 = A − B cos ϕ (t )
臂上外界物理量的变化。
RA RA Lens Lens DC1 DC1 DC2 DC2 PD1
（2） （3）
通过对干涉信号相位的提取来获知作用在信号
中图分类号 TN253
1 引 言
自从 1881 年美国物理学家 Michelson 发明 Michelson 干涉仪以来， 使用激光干涉传感器测量位 移、速度的技术得到了很大的发展。随后又出现了 Sagnac 干涉仪、Mach-Zehnder 干涉仪、Fabry-Peort 干涉仪等一些干涉仪。激光干涉传感器能提供一种 精确、快速、非接触的测量，而信号处理将直接影 响到测量的分辨率、精度和动态范围等因素。在过 去的 20 年， 基于这些干涉仪原理的传感器相位解调 方法已经成为研究的主要课题，出现了许多不同的 调制与解调方法，从而使干涉型传感器的应用更加 广泛。本文首先介绍了几个不同结构干涉型传感器 的原理，然后着重介绍了其调制与解调技术的原理 及实现方法。
光纤白光干涉传感器1
S = 2 nL 1 构成传感臂的光纤的光程长度 为 ，参考臂由长度略短的参考光纤L2 2nL2 + 2 X 和参考光纤端面与扫描镜形成的空气间隙X组成。所以参考臂光程 总和为
X = 2nL1 − (2nL2 + 2 X ) 在 位置附近，出现与下图2 类似的白光干涉条纹。其中零级条纹近似在干涉条纹的中央，具有 极大的振幅，对应于两臂光程精确相等处。当传感臂的光程在应变 或者周围环境温度变化的作用下导致光程变化时，传感器光程的变 ∆S = ∆(nL1 ) 化 可以通过测量中央零级条纹对应的反射 镜位置改变 ∆X 来获得。
光纤白光干涉传感器
主讲人 ：曹海娟
1.光纤白光干涉仪的原理 1.光纤白光干涉仪的原理
光纤白光干涉仪的原理图如下
传感臂L1
LED光源 反射率R1
2*2耦合器
镀膜光纤反射 端
反射率R2
X
PD探测器
L2参考臂
图1 光为参考和传感的两臂通过使用一个3dB的耦合器对光 进行了分路和合路，干涉仪的光程差通过一个扫描反射镜来改变。当 参考和传感两光之间的光程差小于光源相干长度的时候，就会产生一 个白光干涉图。当两光的光程差绝对相等时，光程精确匹配，干涉图 出现中央条纹，该中央条纹的位置可被精确的判断，因此可以实现绝 对测量。
X = X 2 − X 1 = nL0
(7.54)
LED光源 2*2 耦 合 器
传感臂L1
传感器L0 前 传 后 感 端
面
的 反 射
器
X
反 射 率 R2
D
器
L2
臂
X1 X2
4 光 传感
光
• •
当载荷（温度或应变）作用于传感器时，白光干涉中心条 纹的位置将发生移动，式（7.54）变成 （7.55） ′ ′ X = X 2 − X 1′ = (nL0 )
光纤白光干涉原理与应用
光纤白光干涉原理与应用光纤白光干涉技术是一种利用光纤制作的白光干涉仪，利用了光纤的高灵敏度和高稳定性的特点，能够实现对多种成像和测量任务的高精度和高灵敏度的测量。
光纤白光干涉技术可以应用于医学成像、材料表面形貌测量、微机械系统(MEMS)的测量与检测等领域。
本文将介绍光纤白光干涉的原理，以及其在不同领域的应用。
一、光纤白光干涉原理光纤白光干涉实验的原理主要是利用平板、准直镜、分束镜、反射镜等器材，将白光经过分束镜分成两束光，分别经过两条光纤传输至反射镜，再经过准直镜进入光束合并器，最后汇聚到CCD探测器上。
在这一过程中，我们制作出了一个干涉条纹光源，将探测器观测到的干涉条纹信号的变化情况，就可以得到测试物的形貌信息。
二、光纤白光干涉在医学成像中的应用1.皮肤病变成像利用光纤白光干涉技术可以实现对皮肤病变的高分辨率成像，通过观察病变处的反射光条纹，可以获得皮肤表面的形态信息。
这对于皮肤科医生来说，有着非常重要的临床诊断价值。
2.眼底成像眼科医生在进行视网膜和玻璃体检查时，通常需要进行眼底成像。
利用光纤白光干涉技术可以实现对眼底血管和病变的高质量成像，可以帮助医生更准确地进行诊断。
三、光纤白光干涉在材料表面形貌测量中的应用1.光学表面检测在工业检测中，需要对产品的表面粗糙度、平整度等参数进行检测。
利用光纤白光干涉技术可以实现对产品表面形貌的高精度测量，可以用于检测各种工件表面的水平度、平整度、甚至是微观颗粒的表面分布情况。
2.微纳米结构测量在半导体、纳米科学以及光学制造等领域，需要对微纳米结构的形貌进行测量。
利用光纤白光干涉技术可以实现对微纳米结构的高精度测量，可以用于检测各种微纳米结构的形貌和尺寸。
四、光纤白光干涉在微机械系统(MEMS)的测量与检测中的应用1.MEMS制造检测在微机械系统(MEMS)制造过程中，需要对微机械结构的形貌进行检测。
利用光纤白光干涉技术可以实现对微机械结构的高精度测量，可以用于检测各种微机械结构的形貌和尺寸。
波动光学第1讲——光的干涉 杨氏双缝干涉.ppt
三. 光的相干性
光的干涉现象：
当两列相干光相遇时,在相遇空间出现明暗稳定 分布的现象
1、原子的发光机理
E
0
E 3
1.5eV
E 2
3.4eV
E 1
13.6eV
波列
E
E 3
波列长L =
E
c (E E )/h
2
2
1
E
1
● ●
●
●
0 1.5eV 3.4eV
d
(n 1)d 3.5
S1
r1
d 3.5
n 1
a
S2
r2 D
o
3.5 632 .8 10 9 1.4 1
5.5 10 -6 m
作 业 题：习题16.12、16.14、16.15； 预习内容：§16.4-16.5 复习内容： 本讲
2、相干光的获得
利用普通光源获得相干光的方法的基本原理是把由 光源同一点发出的光设法分成两部分，然后再使这两部分
叠加起来。
分波阵面法
在同一波面上两固定点光源，发出的光 产生干涉的方法为分波面法。如杨氏双 缝干涉实验（图1）
分振幅法
一束光线经过介质薄膜的反射与折射， 形成的两束光线产生干涉的方法为分振 幅法。如薄膜干涉（图2）。
讨论
以中央明条纹为中心、两侧对称分布的、 平行等距的明暗相间的直条纹
三．菲涅耳双棱镜干涉
P
S： 线光源 B： 障碍物
B
P： 屏
S
:M1、M2：平面镜
A： 镜交线 镜面夹角
S1M21
S2
A M2
O
r : S与A距离
高二物理 光的干涉 PPT课件
光的干涉(interference Of light)
由两束振动情况完全相同的光在 空间相互叠加，在一些地方相互加强， 在另一些地方相互削弱的现象，叫做 光的干涉。
1.杨氏双缝干涉
换用不同间隙的双缝，改变缝到光 屏的距离，记录观察到的现象：
如果保持双缝的间隙不变，光屏到缝的距 离越大，屏上明暗相间的条纹间距 ； 如果保持光屏到缝的距离不变，双缝的间隙 越小，光屏上条纹的间距 。 双缝干涉条纹为等距离平行条纹， 红光干涉条纹比蓝光宽
肥皂膜干涉肥皂膜 干涉.mpg
3.光的干涉现象在技术中的应用：
• 干涉法检测表面检测表面平整度
增透膜
小结：
1.杨氏双缝干涉 2．薄膜干涉
3.光的干涉现象在技术中的应用
单色光干涉原理单色光的干 涉.swf
白光干涉原理白光的干 涉.swf
单色光：
亮纹： 光程差 δ=kλ(k=0，1，2…)．
暗纹：
光程差 δ =（2n-1）λ/2 (k=0，1，2…)．
2.薄膜干涉(film interference)
光照射到薄膜上时,从膜的前表面 和后表面分别反射出来,形成两列相干 光，产生了干涉现象。
白光干涉技术_本科_杨军
《精确认识世界的方法和手段——白光干涉技术》课程教学大纲一、课程基本信息课程中文名称：精确认识世界的方法——白光干涉技术课程英文名称：The Method of precise understanding of the world —White-Light Interferometry开课学期：2学时：16学时学分：1二、课程目的和任务人类对客观世界的认识，是建立在真实、有效的感知、检测、计量、监测客观事物和各种表象的基础上。
因此，在新世纪条件下，以测量技术为基础的信息技术，成为新技术革命的基础和关键技术，同时为人类认识世界、改造世界提供了不可缺少的技术手段和物质保障。
白光干涉技术是利用宽谱光作为光源，通过观测干涉条纹，实现待测物信息提取与量度的新型光学测量技术。
它具有的可绝对测量，微米级的测量精度，抗电磁干扰，本质安全防爆，易于多路复用，造价低廉等特点，成为近20年来快速发展的一门现代光学（纤）干涉技术，在精密计量与测试、生物医学、材料学等领域都存在着广泛的应用。
将白光干涉原理与技术引入到新生的研讨课程中目的是，让学生了解光学干涉技术中最新的研究成果，提升他们学习专业知识的兴趣，拓展知识面的深度和广度，合理配置和优化的知识结构，培养他们的创新性和研究性思维模式，为学生进一步的基础课程和专业课程的学习指明方向。
三、教学内容与基本要求第一讲：白光干涉原理（2学时）认识世界的方法——测量、光的干涉现象，时间相干性，光干涉计量、成像以及应用。
白光干涉干涉现象，白光光源光谱及其描述。
第二讲：光纤白光干涉仪（2学时）白光干涉仪的基本结构，几种典型的光纤白光干涉仪，光学干涉仪的构造方法。
光程扫描延迟技术，中心条纹的测量与分析方法。
第三讲：白光干涉传感技术及其应用（2学时）白光温度测量、形变测量、压力测量；光纤参数测量，光电器件结构参数确定，复合材料内部应变的测量等应用。
第四讲：光学相干层析技术及其应用（2学时）什么生物光子成像技术，什么是相干层析成像，当前CT成像的分类，OCT技术的特点。
高二物理光学知识点网络框架图
高二物理光学知识点网络框架图光学是物理学的分支，研究光的传播、衍射、干涉、偏振等现象。
在高二物理学习中，光学是一个重要的知识点，对于学生来说，理解光学知识点的关系和层次结构是非常重要的。
为了帮助学生更好地理解和掌握高二物理光学知识，下面将以网络框架图的形式，对光学知识点进行整理和展示。
一. 光的特性A. 光的传播特性1. 直线传播2. 波动传播B. 光的电磁性质1. 光的电磁波特性2. 光的电磁波谱C. 光的粒子性质1. 光子2. 光的能量量子化二. 几何光学A. 光的反射1. 反射定律2. 镜面反射B. 光的折射1. 折射定律2. 折射率C. 透镜1. 薄透镜公式2. 透镜成像规律D. 光的色散1. 白光的色散现象2. 色散的原理和应用三. 光的波动性A. 光的干涉1. 干涉定律2. 杨氏双缝干涉实验B. 光的衍射1. 衍射定律2. 单缝衍射实验C. 光的干涉与衍射的应用1. 光的干涉与衍射的现实应用2. 光的干涉与衍射在科学研究中的重要性四. 光的偏振性A. 光的偏振现象1. 光的偏振概念2. 偏振光的形成B. 偏振光的性质1. 偏振光的振动方向2. 偏振镜的原理和应用五. 光学仪器和设备A. 光学仪器1. 眼睛和光学显微镜2. 天文望远镜和显微镜B. 光学设备1. 激光器和光纤2. 光学传感器和光学通信光学知识点网络框架图将以上知识整理为一个层次结构，方便学生理解各个知识点之间的关系和连接。
通过学习和掌握这些知识点，学生能够更好地理解光学原理和应用，为进一步的学习打下坚实基础。
以上框架图只是对高二物理光学知识的基本概括，实际学习过程中还需要结合教材和实验来深入学习和理解光学知识。
希望学生们能够通过系统学习和复习，掌握光学知识，并能将其应用于实际生活中，发挥光学在科学研究和技术创新中的重要作用。
《光的干涉》》课件
海森堡显微镜
原理和结构
海森堡显微镜是一种高级显微 镜，它使用一个非常小的探针 去观察对象，通过测量与对象 的相互作用来达到观察的目的。
相位问题
由于海森堡不确定原理，显微 镜对被观察物体的相位信息有 很强的依赖，所以需要精确的 探测仪器和适当的调节手段。
物理学中的应用
海森堡显微镜在物理学领域中 被广泛应用，尤其是在凝聚态 物理学中的成像、磁学和拓扑 半导体应用方面。
环实验和菲涅尔双缝实验。
3
实验原理
干涉实验是通过将光分为两束，在不同 的方向下交汇，使两束光发生叠加干涉， 以观察到干涉现象。
杨氏实验
原理和装置
杨氏实验是通过一个小孔将 光传递到分别放置于两个处 于同一直线上的小孔中，在 较远处形成干涉条纹。
常见干涉条纹图像
这些干涉条纹具有明暗相间 的特点，这取决于每个点的 光程差，因此可以用于测量 各种量，如光的波长。
菲涅尔双缝实验
1
实验原理
光从一个孔洞透过薄膜时会发生衍射，产生干涉模式。双缝实验是通过两个小孔 将光传递到同一位置，形成干涉条纹。
2
实验装置
光源、两缝板、透镜等构成，双缝板用于形成两个小的、相邻的光源，发出相同 频率的光线，透镜用于将双缝放置在同一位置。
3
光学中的应用
双缝实验是成像和测量的强大工具，常用于研究物质结构、电子结构、拓扑材料 和光学技术等领域。
实际生活应用
杨氏实验在物理、化学、生 物学中被广泛应用。
牛顿环实验
原理和装置
由凸透镜和平板玻璃组成，在两 者接触处点的 光程差来控制的。光程差越大， 干涉条纹间的半径越大。
工程实践中的应用
牛顿环实验在高精度光学制造、 垂直测量和微观镜头制造方面被 广泛应用。
高考物理思维导图之近代物理(光电效应、原子结构和原子核)
光电效应说明光具有粒子子性
光的波粒二二象性
光既有波动性，也具有粒子子性，称为光的波粒二二象性
光的干干涉现象是大大量量光子子的运动遵守波动规律律的表现 亮条纹是光子子到达概率大大的地方方，暗条纹是光子子到达概率小小的地方方，因此光波又又叫做概率波
概率波
任何一一个运动着的物体，无无论宏观还是微观都有一一种波与之对应
内容
由于原子子核很小小，绝大大部分α粒子子穿过金金金箔时都离 核很远，它们的运动几几乎不不受影响
只有少数的α粒子子从原子子核附近⻜飞过，受到很强的 斥力力力，发生生大大⻆角度散射
模型对实验的解释
卢瑟福 核式结构模型
原子子核的电荷数与核外电子子数相等 原子子核由质子子和中子子组成，核电荷数等于质子子数
υ₀＝W0/h
截止止频率υ₀
表达式 物理理意义
方方程
电子子一一次性吸收光子子的全部能量量，不不需要积累能量量 的时间，光电流几几乎是瞬时产生生的
光强较大大时包含光子子数多，照射金金金属时产生生的光电 子子多，因而而饱和光电流大大（与光强成正比比）
图像与υ轴的交点的横坐标υc
极限频率
瞬时性 饱和光电流
跃迁假设
原子子从一一种定态Em跃迁到另一一种定态En时，要辐射（或吸收）一一 定频率的光子子，光子子的能量量等于这两定态的能量量差hυ＝|Em－En|
特点 产生生
线状谱
由一一系列列的光谱带组成 由分子子辐射产生生
特点 产生生
带状谱
高高温物体发出的白白光经过某种物质后，某些波⻓长的光被物质吸收后形成的光谱
概念 分为 概念
发射光谱
分类
连续光谱的背景上出现一一些暗线
光的干涉应用及原理图
光的干涉应用及原理图1. 简介光的干涉是光学中一种重要的现象，指的是两束或多束光波相遇并叠加产生干涉条纹的现象。
干涉现象的应用广泛，包括测量、干涉仪器等领域。
本文将介绍光的干涉的原理以及一些常见的干涉应用。
2. 光的干涉原理光的干涉是基于光波的波动性质而产生的现象。
当两束或多束光波相遇时，根据波动的叠加原理，光波的振幅会相互叠加或相互抵消，从而在空间中形成干涉条纹。
在干涉现象中，常见的两种光的干涉情况是相干光干涉和非相干光干涉。
2.1 相干光干涉当两束光波的频率、振幅和相位差都相同或相差很小，即为相干光。
相干光发生干涉时，会形成清晰明亮的干涉条纹。
2.2 非相干光干涉当两束或多束光波的频率、振幅和相位差不同，即为非相干光。
非相干光发生干涉时，由于其相位关系的随机性，会形成模糊的干涉条纹。
3. 光的干涉应用3.1 干涉测量技术光的干涉在测量技术中有广泛的应用。
利用干涉测量技术，可以精确地测量物体的长度、形状、表面的光滑度等参数。
干涉测量技术的主要原理是通过测量光波干涉引起的相位变化来确定被测量物体的性质。
常见的干涉测量技术有：•牛顿环法测量透镜的半径：通过观察透镜与平行玻璃板之间的干涉条纹，推算出透镜的半径。
•薄膜测量技术：通过测量薄膜表面的干涉条纹，可以确定薄膜的厚度和折射率等参数。
3.2 干涉仪器干涉仪器是利用光的干涉原理设计和制造的一类仪器。
这些仪器广泛应用于科研、工业生产和医学等领域。
常见的干涉仪器包括：•干涉计：用于测量干涉条纹的间距、强度等信息，从而推算出光学元件的参数。
•Michelson干涉仪：用于测量长度、折射率等参数，是一种高精度的干涉仪器。
•激光干涉测量系统：该系统利用激光干涉原理，实现对物体表面形貌的高精度测量。
3.3 光学干涉应用除了测量和仪器方面的应用外，光的干涉还有其他一些实用的应用。
•干涉减薄技术：利用干涉的原理，可以实现对光学镀膜的加工和检测。
通过控制干涉光的相位，可以实现对光学元件的薄膜厚度的精确控制。
光源发光机理和杨氏双缝干涉(精)
第52讲：波动光学——光的干涉（1）内容：§17－1、§17－21．绪论2．光的干涉理论（30分钟）3．杨氏双缝干涉4．洛埃镜、双镜（50分钟）5．半波损失（20分钟）要求：1．掌握光的相干条件，了解获得相干光源的两种方法；2．掌握杨氏双缝干涉的规律；3．了解洛埃镜、双缝干涉；4．了解半波损失产生的规律。
重点与难点：1．杨氏双缝干涉2．半波损失作业：问题：P171：1，2，3，4习题：P174：1，2，3，4预习：§17－3，§17－4，§17－5第五部分光学（Optics）光学是一门古老而又不断发展的学科。
最初人们从物体成像规律的研究中，总结出光的直线传播规律，并以此建立了几何光学。
19世纪后期，由于麦克斯韦电磁理论的建立和赫兹用实验证实了电磁波的存在，使人们认识到光是一种电磁波，光沿直线传播只是波动效应的一种近似，由此建立了光的电磁理论，并获得了广泛的应用。
19世纪末到20世纪初，光学又深入到对发光原理、光与物质相互作用的研究，发现了光在这一领域明显表现出粒子性，从而最终使人们认识到光不但具有波动性，还具有粒子性，即光具有波粒二象性。
一、光学的研究内容：●研究光的本性；●研究光的产生、传输与接收规律；●研究光与物质的相互作用；●研究光学的应用。
二、光的两种学说：1．牛顿的微粒说（corpuscular theory）——光是一种粒子流由英国物理学家牛顿提出，认为光是由发光物体发出的遵循力学规律作等速运动的粒子流。
这种学说可以解释光的直线传播和反射、折射等现象，但是根据微粒说，光在水中的速度将大于光在空气中的速度。
实验证明，光的微粒说是错误的。
2．惠更斯的波动说（undulatory theory）——光是一种波动由荷兰物理学家惠更斯提出，认为光是一种机械波，它依靠所谓的弹性介质“以太”来传播。
但是由于牛顿有极高的威望，而且微粒说能比较直观地说明光的直线传播现象，波动说未被普遍接受。
《光的干涉》课件
特定的干涉条纹。
实验步骤
1. 制备不同厚度的薄膜样品。
2. 将光源对准薄膜，使光波入射到薄 膜表面。
3. 观察薄膜表面的干涉条纹，分析干 涉现象与薄膜厚度的关系。
迈克尔逊干涉仪
实验目的：利用迈克尔逊干涉仪观察不同波长的光的干 涉现象。 实验步骤
2. 将不同波长的光源依次对准迈克尔逊干涉仪。
实验原理：迈克尔逊干涉仪通过分束器将一束光分为两 束，分别经过反射镜后回到分束器，形成干涉。
1. 调整迈克尔逊干涉仪，确保光路正确。
3. 观察不同波长光的干涉条纹，分析干涉现象与波长 的关系。
04
光的干涉的应用
光学干涉测量技术
干涉仪的基本原理
干涉仪利用光的干涉现象来测量长度、角度、折射率等物理量。干涉仪的精度极高，可以达到纳米级 别。
光的波动性是指光以波的形式传播， 具有振幅、频率和相位等波动特征。
光的干涉是光波动性的具体表现之一 ，当两束或多束相干光波相遇时，它 们会相互叠加产生加强或减弱的现象 。
波的叠加原理
波的叠加原理是物理学中的基本原理之一，当两列波相遇时，它们会相互叠加， 形成新的波形。
在光的干涉中，当两束相干光波相遇时，它们的光程差决定了干涉加强或减弱的 位置。
多功能性
光学干涉技术将向多功能化发展，实现同时进行 多种参数的测量和多维度的信息获取。
光学干涉技术的挑战与机遇
挑战
光学干涉技术面临着测量精度、 稳定性、实时性等方面的挑战， 需要不断改进和完善技术方法。
机遇
随着科技的不断进步和应用需求 的增加，光学干涉技术在科学研 究、工业生产、医疗等领域的应 用前景将更加广阔。
普通物理光学思维导图
光学相干光普通光的发光机理处于激发态的原子的自发辐射单色光400-760nm为可见光，具有单一频率的光称为可见光光谱曲线：横坐标为波长，纵坐标为强度谱线宽度最大强度的一半所包围的波长范围相干光定义振动频率，振动方向相同和相位差恒定的光波相干光的获取方法分波阵面法分振幅法双缝干涉杨氏双缝实验分波阵面法干涉明暗条纹位置光程差=xd/D=k波长x=kD波长/d 明纹x=(2k+1)D波长/2d 暗纹劳埃德镜实验光从光疏介质射到光密介质界面反射时，在掠射或正入射的条件下，反射光的相位有Π的半波损失光程和光程差光程光波在某一介质中所经历光程等于它的几何路程x与介质折射率n的乘积nx光程差相位差=2派r2/波长2-2派r1/波长1物像之间的的等光性使用透镜只能改变光波的传播路径，但对物、像间各光线不会引起附加的光程差反射光的相位突变和附加光程差n1<n>n2或n1>n<n2两束反射光之间有附加光程差薄膜干涉等倾干涉条纹增透膜和高反射膜2nd=(k+1/2)波长2nd+波长/2=k波长 反射光增强2nd=k波长 透射光增强等厚干涉条纹劈尖膜任何两个相邻的明纹和暗纹之间的距离：lsin∂=波长/2牛顿环这些干涉条纹是以接触点O为中心的同心圆环，称为牛顿环光的衍射现象波在传播过程中遇到障碍物时，能够绕过障碍物的边缘前进，这种偏离直线传播的现象称为波的衍射现象单缝的夫琅禾费衍射暗纹：asin∂=2k波长/2明纹：asin∂=(2k+1)波长/2圆孔的夫琅禾费衍射 光学仪器的分辨本领圆孔的夫琅禾费衍射sin∂=1.22波长/d光学仪器分辨本领光学仪器的分辨率都与仪器的口径成正比光栅衍射光栅衍射由大量等宽间距的平行狭缝构成的光学器件称为光栅总缝数为N，缝宽为a,缝间不透光部分为b，(a+b)=d称为光栅常量光栅衍射条纹的成因光栅的衍射条纹是单缝衍射和多缝衍射的综合效果光栅方程(a+b)sin∂=k*波长缺级a+b/a=k光的偏振状态线偏振光光矢量始终沿着某一方向振动，这样的光就称为线偏振光光的振动方向在振动面内具有不对称性，这叫做偏振自然光自然光是非偏振的部分偏振光部分移除自然光两个互相垂直的独立振动分量，使得两个独立分量不相等，就获得所谓的部分偏振光（完全移走一个独立振动分量称为线偏振光）起偏和检偏 马吕斯定律起偏和检偏从自然光获得偏振光的过程称为起偏产生起偏作用的光学元件称为起偏器检验入射光是否偏振光的是检偏器偏振实验自然光：出射光光强不变偏振器I=1/2I0部分偏振光：出现两明两暗的现象，且无消光现象线偏振光：出现两明两暗和偏振现象马吕斯定律I2=I1cos^2a布鲁斯特定律tand=n1/n2 反偏振光为线偏振光，振动方向垂直入射角反射和折射时光的偏振自然光在两种介质的分界面上反射和折射时，反射光和折射光都将成为部分偏振光，在特定情况下，反射光可能成为完全偏振光。
白光频谱干涉原理及其应用
白光频谱干涉原理及其应用杨永佳，周自刚，邱荣，蒋勇，闫汇【摘要】摘要:本文详细讨论了白光频谱干涉的基本原理及其在微位移测量中的应用，并将其与传统白光干涉以及时域迈克尔逊干涉进行了比较，探讨了白光频谱干涉在大学物理理论与实验教学中的重要应用前景。
【期刊名称】大学物理实验【年(卷),期】2014(027)003【总页数】4【关键词】关键词:频谱干涉;微位移测量;迈克尔逊干涉光的干涉是最基本的物理实验之一。
在大学物理理论以及实验教学中曾经多次提到光发生干涉的基本条件为:两束光的频率相同、振动方向相同(或者说在某一方向的振动分量不为零)、位相差稳定［1］。
当两束光的光程差小于相干长度时，可以观察到干涉现象。
对于一台普通的激光器，其相干长度可以达到数十米乃至上千米，而钨灯等白光光源的相干长度却只有几微米，因此只有当从此类光源分出的两束光的光程差小于其相干长度时，才可以观察到干涉现象，此即通常所说的白光干涉，但是实验上实现存在一定的难度［2-4］。
事实上，上面提到的干涉均为时域的干涉，当从钨灯发出的两束光其光程差远远大于其相关长度时，在频谱域仍然能观察到干涉现象，即白光频谱干涉。
由于白光频谱干涉与时域干涉存在本质上的不同，并且在微位移［5］、距离［6］、折射率［7-8］测量等方面有极高的灵敏度，因此近年来白光频谱干涉在上述领域已经得到了广泛应用。
本文将详细讨论白光频谱干涉的基本原理及其在微位移测量中的应用，并将其与大学物理中的迈克尔逊干涉微位移测量实验进行对比，探讨了白光频谱干涉在大学物理理论与实验教学中的重要应用前景。
1 白光频谱干涉的基本原理典型的白光频谱干涉光路见图1，从钨灯(Lamp)发出的白光首先经过一个针孔(Pin hole)，针孔的位置在透镜(Lens)的前焦点上，因此从透镜出来的光为平行光，平行光经宽带分束镜(Beam splitter)分为两束，经反射镜M1、M2反射后沿原路返回，并在分束镜处合束，被分束镜反射的光进入光栅光谱仪，由光谱仪记录信号。