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多光束干涉原理PPT演示文稿

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多光束干涉原理PPT演示文稿_第1页
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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,。

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