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§ 5 法布里 — 珀罗干涉仪

§ 5 法布里 — 珀罗干涉仪. 一． 法布里 — 珀罗干涉仪的结构. 扩展源. 接收屏. 会聚透镜. 准直透镜. 分束板，内侧镀膜. G 1 ,G 2 间 , 间距 h 可调 — 法布里 - 珀罗干涉仪. G 1 ,G 2 间 , 间距 h 固定 — 法布里 - 珀罗标准具. 多光束相干光在 L 2 焦平面上形成等倾圆环条纹. 二． 多光束干涉. 双光束干涉的光强：. I ～  变化缓慢，条纹不细锐，分辨率低. 欲使 I ～  急剧变化，条纹细锐，分辨率高，便于测量，. 装置：. 膜两表面镀 R=90% 的高反射膜.

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Presentation Transcript

  1. §5 法布里—珀罗干涉仪 一．法布里—珀罗干涉仪的结构 扩展源 接收屏 会聚透镜 准直透镜 分束板，内侧镀膜 G1,G2间,间距h可调—法布里-珀罗干涉仪 G1,G2间,间距h固定—法布里-珀罗标准具 多光束相干光在L2焦平面上形成等倾圆环条纹

  2. 二． 多光束干涉 双光束干涉的光强： I～变化缓慢，条纹不细锐，分辨率低 欲使I～急剧变化，条纹细锐，分辨率高，便于测量，

  3. 装置： 膜两表面镀R=90% 的高反射膜 多光束干涉要求膜足够长，i 不太大

  4. 三．多光束干涉光强分布公式 相邻两透射光之间 0.73% 0.66% = (2 / )  = (2/)2nhcos i’ P · 0.9% 0.81% F’ 反射引起的’将反映在 90% 1% n n0 光束从n0→n,复振幅反射比r, 透射比t； 光束从n →n0复振幅反射比r’, 透射比t’；

  5. 设:入射光振幅A，波长，第一束透射光0=0 各透射光束的复振幅： n0 由上述表达式可见 n n0

  6. 透射光合振动的复振幅： （据斯托克斯公式 r = - r’，1- r2 = tt’）

  7. 由上式可得到 IT/I0～  曲线 （1）给定不同的R值，得到不同的曲线 （2）反射光强与透射光强互补,IT+IR=I0 （3）干涉极大值位置由 决定与R无关, 干涉条纹的细锐程度由R决定. （1）给定不同的R值，得到不同的曲线 （2）反射光强与透射光强互补,IT+IR=I0 （3）干涉极大值位置由 决定与R无关, 干涉条纹的细锐程度由R决定.

  8. 小与R有关。 1．干涉条纹极值位置与有关，相对大 四．干涉条纹的特点 当= 2m时 ，sin  /2 = 0; ITmax=I0 透射光有极大值。 IRmin=0 反射光有极小

  9. ② =(2m+1)时， sin  /2=1 ITmin= (1-R)2 I0/(1+R)2 R↑→ITmin↓ IRmax= 4RI0/(1+R)2 R↑→ IRmax ↑

  10. 2．干涉条纹的细锐程度由R决定 ※对不同的R有不同的光强分布。

  11. ① 当R《1时 ， (1-R) ≈1。

  12. 当R《1时 ， (1-R) ≈1。 比较双缝干涉光强分布

  13. ② 当R ≈1时, F(锐度系数)= 4R/(1-R)2>>1 若sin2( /2)有微小变,IT/I0变化很大。即稍偏离2m，IT便急剧下降，使条纹十分细锐.

  14. 干涉条纹的形状：干涉图样为等倾条纹 反射光干涉图样: 宽的暗背景上呈现很细的亮 透射光干涉图样: 宽的亮背景上呈现很细的暗纹。 ※ 一般观察透射光的干涉图样。

  15. ∵F-P干涉仪的亮条纹比迈克尔孙干涉仪的等倾圆环细锐明亮。∵F-P干涉仪的亮条纹比迈克尔孙干涉仪的等倾圆环细锐明亮。 ∴F-P干涉仪是高分辨率的光谱仪器，常用来研究光谱的精细结构与超精细结构 F-P干涉仪在近代光学中非常重要 （1）是一种分辨率极高 的光谱仪。 （2）可做激光器的谐振腔。 （3）光通信中可做波分复用元件。 （4）比较法，测量光波波长。

  16. 增反膜： R↑，增大反射率。 增透膜： T↑，减少仪器反射面的反射 光损失。 干涉滤光片： 从复色光中提取某波长或波段的光 薄膜光学：研究 n、h与R的关系

  17. 一．单层增反膜与增透膜 为讨论简单仅讨论光波正入射的情况。 即多光束干涉问题在 （n0、n、ng、h）一定， i = 0 时 膜系的 R=？

  18. 此处与F-P干涉仪不同之处在于，膜系两边介质不同。此处与F-P干涉仪不同之处在于，膜系两边介质不同。 记：从n0→ n（ r， t ） 从n→ n0（ r’，t’ ） 从n→ ng （ r2， t2） n0 n ng 求单层膜系的 R = ？

  19. 7．3 干涉滤光片 1．滤光片 结构：极小的F-P标准具 金属反射膜干涉滤光片 全介质干涉滤光片 干涉滤光片：利用F-P腔的

  20. 已知： F-P标准具 (m=0，1，2) 时 =2m =2nh=m  若 i = 0 则 ITmax= I0 例如 2nh=2.4m, 哪些波长有Itmax?

  21. §7 光学薄膜 镀膜技术 用真空蒸发、沉淀或甩胶的方法,在璃或光滑的金属表面涂、镀一层很薄的透明电介质或金属膜层。

  22. 二．干涉滤光片的性能参数 1．中心波长0，透射 率最大的波长， 由nh, m决定。 2．峰值透射率TM TM=Itmax/I0 (一般在30%以下)

  23. 单层膜和多层膜 单层膜：只有一个膜系的膜。 多层膜：有多个膜系的膜。 多光束干涉的结果，决定了单层膜或多层膜的光学性质，即镀膜后其膜系可起增反、增透、滤波的作用。

  24. 3．透射带的光谱宽度透射峰值下 降一半时所对应的波长范围 m级亮纹： ITmax=I0 =2m m级亮纹两侧： IT= I0/2 =2m± /2  

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