物理光学-3光的干涉

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1、分振幅法（平板干涉）优点分波前法（杨氏干涉）缺点：空间相干性小光源条纹亮度大光源矛盾既可以用扩展光源又可以获得清晰条纹解决矛盾干涉的点源：两个反射面对S点的像S1和S2第五节平行平板产生的干涉分振幅法利用透明介质的第一和第二表面对入射光的依次反射，将入射光的振幅分解为若干部分，由这些光波相遇所产生的干涉，称为分振幅法干涉。·pS*在使用扩展光源的同时，保持清晰的条纹，解决条纹亮度与可见度的矛盾。利用薄膜上、下两个表面对入射光的反射和折射，可在反射方向(或透射方向)获得相干光束。在一均匀透明介质n

2、1中放入上下表面平行,厚度为e的均匀介质n2(>n1)，用扩展光源照射薄膜，其反射和透射光如图所示在阳光照射下，肥皂膜或水面上的油膜上面呈现美丽的彩色图案，这些都是常见的薄膜干涉现象。1'DiiBAC2'n1n2eS12一、干涉条纹的定域两个单色相干点光源在空间任意一点相遇，总有一确定的光程差，从而产生一定的强度分布，并都能观察到清晰的干涉条纹，称为非定域干涉。在扩展光源情况下，能够得到清晰条纹的区域称为定域区。（定域干涉）1.条纹定域：一、干涉条纹的定域（实质上是空间相干性问题）非定域条纹：在

3、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（定域区）产生的干涉条纹点光源照明产生非定域条纹扩展光源照明由于空间相干性某些区域条纹对比度下降，条纹消失但在定域区仍可观察到清晰的条纹——定域条纹能够得到清晰干涉条纹的区域——定域区或定域面。由空间相干性理论，在P点观察到干涉条纹条件对于对应光源的临界宽度为无穷大所确定的区域定域区的确定：由作图确定离平板无穷远望远镜的焦面上定域区：定域区的位置：平行平板的分振幅干涉是可实现的干涉定域在无穷远处(或透镜焦平面)的图示二、平行平板产生的

4、等倾干涉在一均匀透明介质n'中放入上下表面平行，厚度为h的均匀介质n两支相干光的光程差为：有半波损失。n'nn'CABhN由折射定律和几何关系可得出：在平行平板的干涉中，光程差只取决于入射角（折射角），相同折射角的入射光构成同一条纹，称等倾条纹。明纹暗纹反射光n'nn'CABhN入射光掠入射（i≈90°）或正入射（i=0）情况下：满足n1n3或n1>n2n2>n3时，不计半波损失。等倾干涉：非平行光入射平行平面薄膜，折射率n和厚度h都相

5、等，对于不同的入射角i产生不同的干涉条纹，凡入射角相同的光束就形成同一干涉条纹，这种干涉叫等倾干涉。定域干涉：在望远镜物镜焦平面上观察干涉条纹时，等倾条纹完全对应于光束的入射角，和光源S的位置无关，采用扩展光源照明，条纹对比度不会降低，如同点光源照明一样清晰。2.平板干涉装置注意：采用扩展光源，条纹定域在无穷远。条纹成像在透镜的焦平面上。s1圆形等倾条纹LfPor环Bennn>nirACD··21Siii···倾角i相同的光线对应同一条干涉条纹—等倾条纹。条纹特点:点光源照明形状:一系列同

6、心圆环条纹间隔分布:内疏外密面光源照明iPifor环ennn>n面光源···只要入射角i相同，都将汇聚在同一个干涉环上（非相干叠加）光源上每一点都给出一组等倾条纹，它们彼此准确重合，没有位移等倾条纹的位置只与形成条纹的光束的入射角有关，而与光源的位置无关。光源的扩大只会增加干涉条纹的强度，不会影响条纹的对比度光源大小与条纹的关系：3、条纹分析干涉条纹为同心圆环。。涉条纹，称为等倾干涉相同，为一条干相同，只要的函数，变化，条纹是随）（DD1111qqqm1最靠近中心的亮条纹的整数干涉级，q是

7、小于1的分数由中心向外计算，第N个亮环的干涉级数为[ml-(N-1)]，该亮环的张角为1N，它可由与折射定律n'sin1N=nsin2N确定。将(1)式与(2)式相减，得到相应第N条亮纹的角半径rN为一般情况下，1N和2N都很小，近似有，因而由上式可得②等倾亮圆环的半径由此可见，较厚的平行平板产生的等倾干涉圆环，其半径要比较薄的平板产生的圆环半径小。②等倾亮圆环的半径式中，f为透镜焦距，所以应用：检验平板的质量中央条纹疏，边缘条纹密。平板愈厚条纹也愈密。（4）反射光条纹和透射光条纹互补

8、(4)透射光的等倾干涉条纹40.963.84=3.7反射光干涉透射光干涉100960.0496=3.8410040.044=0.16960.160.96=0.16下图绘出了对于空气—玻璃界面，接近正入射时所产生的反射光等倾条纹强度分布和透射光等倾条纹的强度分布。所以，在平行板表面反射率较低的情况下，通常应用的是反射光的等倾干涉。(4)透射光的等倾干涉条纹(4)透射光的等倾干涉条纹反射光强分布透射光强分布(1)平板由A处移到B处，观察到有10个暗环向中心收缩并一一消失，试决定A处和B处对应