光纤陀螺与高科技战争-第四讲

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1、光纤陀螺与高科技战争哈尔滨工程大学自动化学院导航技术与设备研究所第三章光纤陀螺原理与关键技术3.1光纤陀螺的工作原理光纤陀螺与高科技战争3.2光纤陀螺的种类3.3光纤陀螺的关键技术3.4光纤陀螺的性能参数3.1光纤陀螺的工作原理光纤陀螺与高科技战争一、光纤二、光的干涉三、Sagnac效应四、光纤陀螺的工作原理光纤陀螺与高科技战争二、光的干涉1、干涉（1）概念满足一定条件的两列相干光波相遇叠加，在叠加区域某些点的光振动始终加强，某些点的光振动始终减弱，即在干涉区域内振动强度有稳定的空间分布。光纤陀螺与高

2、科技战争（2）光传播方程根据波动理论：圆周频率：振动频率：振幅：初始相位：波面：在指定的瞬间，具有相同振动相位的诸点的几何位置波长：在一个周朗的时间内，波面传播的距离光纤陀螺与高科技战争（3）明暗条纹两干涉波干涉光强干涉相长干涉相消干涉相长干涉相消光纤陀螺与高科技战争（4）干涉条件光干涉条件频率相同振动方向相同相位差恒定光纤陀螺与高科技战争2、产生干涉的途径途径原理：把一个光源的一点发出的光束设法分为两束，然后再使它们相遇方法分波阵面法：杨氏双缝干涉分振幅法：迈克尔逊干涉仪薄膜干涉（1）光程与光程差光

3、在不同介质中传播时，频率不变而波长改变。光在介质中经过路程r时相位改变为nr——光程光在真空中经过路程r时相位改变为①②是光在介质中的波长。问题：能否用真空中的波长去量度介质中的相位改变呢?代入②1、光程(opticalpath)真空或空气中，因n=1,nr=r,即光程等于几何程。如图：S1、S2是两相干光源即：（2）光程差——两相干光源发出的光到叠加点(P点)的光程之差，用表示若计算它们在P点的相位差，则为为真空中的波长ndr2r1PS1到P点的光程为r1S2到P点的光程为光程差：S1S2T.You

4、ng（3）分波阵面干涉1801年，英国医生兼物理学家托马斯.杨成功做了一个判别光性质的关键性实验。在观察屏上看到明暗相间的干涉条纹，这只能用光是一种波来解释。杨还由此实验测出了光的波长。——杨氏双缝干涉r1r2S1S2S纵截面图等间距条纹杨氏双缝干涉实验相干光源s1,s2从同一波阵面上分出,分波阵面法获得的光干涉装置：a、杨氏双缝Ddr1r2dsinPxo明暗纹条件明暗k取值与条纹级次一致r1r2dsinPxodSS1S2单缝双缝1=2D明暗条纹特点形状：平行于缝的等亮度、等间距

5、、明暗相间条纹条纹亮度：条纹宽度：xxr1r2DdO1=2S1S2**Ik=+1k=-2k=+2k=0k=-1S*条纹级次:中间级次低，两边级次高A.条纹间距与的关系如何？一定时，讨论:DOS1S2PSar1r2xIB.o一定时，若变化，则将怎样变化？C.（1）一系列平行的明暗相间的条纹；（3）中间级次低，两边级次高明纹：k，k=0,1,2…（整数级）暗纹：(2k+1)/2（半整数级）（4）双缝干涉条纹的特点（2）不太大时条纹等间距；白光入射时，0级明纹中心为白色（可用来定0级位置），其余级

6、明纹构成彩带，第2级开始出现重叠级次：k=r2r1xPSs1s2Ddo当时，；当时，2、观察屏上的光强分布xoI4I1常见情况：光由光疏介质射到光密介质界面上反射时附加薄透镜不引起附加光程差(物点与象点间各光线等光程)折射率n较小n较大（半波损失）真空中加入厚d的介质、增加(n-1)d光程差dn用光程差表示的干涉条件：当明暗这里光程差的计算要注意:1、光源的初相差和因反射而引起的相位突变要折算到光程差中。2、媒质中的光程统一折算成真空中的光程。相位差与光程差的关系：干涉条件：当时....明...

7、.暗光的干涉条件用光程差表示：光程差的计算：……明……暗真空或空气中光程等于几何路程媒质中光程等于折射率乘以几何路程反射时的半波损失相当于半个波长的附加光程透镜不引起镜附加光程小结干涉问题分析的要点：（1）搞清发生干涉的光束；（2）计算波程差（光程差）；（4）求出光强公式、画出光强曲线。（3）搞清条纹特点：形状、位置、级次分布、条纹移动等；杨氏双缝干涉解题步骤：1、由装置明确哪两束光的干涉，计算光程差2、由干涉条件列方程。（可以讨论条文分布特点）3、结合装置特点求条纹位置、宽度等例1：以单色光照射到相

8、距为0.2mm的双缝上,双缝与屏幕的垂直距离为1m.(1)从第一级明纹到同侧的第四级明纹的距离为7.5mm,求单色光的波长;(2)若入射光的波长为600nm,求相邻两明纹间的距离.解（1）（2）例2：用云母片（n=1.58）覆盖在杨氏双缝的一条缝上，这时屏上的零级明纹移到原来的第7级明纹处。若光波波长为550nm，求云母片的厚度。插入云母片后，P点为0级明纹dPo解插入云母片前，P点为7级明纹m例3：在双缝干涉实验中，用波长为632.8nm的激光照射一