多光束干涉原理

多光束干涉原理第一頁，共十七頁，編輯于2023年，星期五波前分割----多縫的干涉第二頁，共十七頁，編輯于2023年，星期五光柵衍射包含單縫衍射和縫間子波相互干涉兩種因素l每條單縫都產(chǎn)生同樣的單縫衍射圖樣縫與縫之間的子波干涉產(chǎn)生干涉條紋,各條紋的強(qiáng)度受單縫衍射條紋強(qiáng)度調(diào)制縫數(shù)增多,縫間干涉明紋變細(xì).縫數(shù)很多,縫間干涉形成一系列很細(xì)的干涉明紋,各明紋的極值受單縫衍射因素的調(diào)制.第三頁，共十七頁，編輯于2023年，星期五提高介質(zhì)表面的反射率，使多束反射光或透射光參與干涉介質(zhì)表面上的多次反射和透射第四頁，共十七頁，編輯于2023年，星期五多次反射和透射產(chǎn)生的多光束干涉第五頁，共十七頁，編輯于2023年，星期五夏爾.法布里CharlesFabry(1867-1945)阿爾弗雷德.珀羅AlfredPerot(1863-1925)1897年發(fā)明法布里—珀羅空腔諧振器20世紀(jì)50年代中期，肖洛與美國(guó)著名物理學(xué)家湯斯共同研究微波激射問題。當(dāng)湯斯提出受激輻射放大原理時(shí)，肖洛第一個(gè)提出運(yùn)用沒有側(cè)壁的開放式法布里-珀羅腔作振蕩器的設(shè)想。1960年，他和湯斯研制出第一臺(tái)激光器。第六頁，共十七頁，編輯于2023年，星期五法布里—珀羅干涉儀為了得到十分狹窄、邊緣清晰、十分明亮的干涉條紋，采用位相差相同的多光束干涉系統(tǒng)。一、實(shí)驗(yàn)裝置面光源s放在透鏡L1的焦平面上。接收屏s’放在透鏡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（與標(biāo)準(zhǔn)樣板的偏差不超過1/20—1/50波長(zhǎng)）。不變，法布里—珀羅標(biāo)準(zhǔn)具。改變，法布里—珀羅標(biāo)準(zhǔn)干涉儀。第七頁，共十七頁，編輯于2023年，星期五法布里—珀羅標(biāo)準(zhǔn)具的干涉花樣光源s發(fā)出的光在GG’之間多次反射，透出的平行光在L2的焦平面上形成等傾干涉條紋第八頁，共十七頁，編輯于2023年，星期五hA0i1GG’n2i2I3I1’I1I2’I2I3’I11I22I33二、實(shí)驗(yàn)原理▲設(shè)度銀面的反射率為A’則其折射率為I1（折）：I1’（反）：I11（折）：I2（反）：I22（折）：…第九頁，共十七頁，編輯于2023年，星期五G’透射光I11I22I33I44

…振幅▲透射光相互平行，通過L2在焦平面上形成薄膜干涉條紋?！鴥墒干涔獾奈幌嗖睿何幌?I22與I11：I33

與I11：I44

與I11：…若設(shè)I11位相為0，則I22位相為，I33位相為，…等比數(shù)列等差數(shù)列振幅按等比數(shù)列減少，公比

位相按等差數(shù)列增加，公差

結(jié)論與邁克耳孫干涉儀的完全相同。第十頁，共十七頁，編輯于2023年，星期五三、光強(qiáng)計(jì)算多束透射光疊加的合振幅（計(jì)算過程見附錄1-5）：愛里函數(shù)精細(xì)度，描述干涉條紋的細(xì)銳程度第十一頁，共十七頁，編輯于2023年，星期五四、極值條件時(shí)，振幅極大時(shí)，振幅極小可見度愈顯著由第十二頁，共十七頁，編輯于2023年，星期五討論▲A與的關(guān)系無論如何，A幾乎不變時(shí)，A=Amax，稍有偏離，A→0。由▲作愛里函數(shù)曲線亮條紋寬度↓縱坐標(biāo)為透射光干涉的相對(duì)光強(qiáng)暗條紋強(qiáng)度↓條紋的銳度和可見度↑！第十三頁，共十七頁，編輯于2023年，星期五改變，不同波長(zhǎng)的最大值出現(xiàn)在不同的方向，成為有色光譜?！c邁克耳孫干涉儀的比較

相當(dāng)于邁克耳孫等傾干涉，相鄰兩透射光的光程差表達(dá)式與邁克耳孫干涉儀的完全相同，所以條紋的形狀、間距、徑向分布很相似。相同點(diǎn)：不同點(diǎn)：邁克耳孫干涉儀為等振幅的雙光束干涉（為什么？）法布里—珀羅干涉儀為振幅急劇減少的多光束干涉亮條紋極其細(xì)銳▲復(fù)色光入射隨第十四頁，共十七頁，編輯于2023年，星期五▲應(yīng)用研究光譜線超精細(xì)結(jié)構(gòu)的工具激光諧振腔借用了其工作原理▲

（98%以上）時(shí)的情形各束透射光的振幅基本相等A≈A0等振幅的多光束干涉，合振幅為（計(jì)算過程見附錄1-6）：A0每束光振幅N光束總數(shù)φ相鄰兩束光之間的位相差第十五頁，共十七頁，編輯于2023年，星期五條件主最大的整數(shù)倍條件最小若j’取0或N的整數(shù)倍，則最小條件變成主最大條件由最小條件知，在相鄰兩主最大之間分布著N-1個(gè)最小相鄰兩最小之間為次最大（其條