1、第四节 平板的双光束干涉,第二节中讨论了分波前干涉,这类干涉,由于空间相干性的限制(即分波前干涉法的干涉孔径角 总有一定大小,而且有b条件),只能使用有限大小的光源,实际应用中往往不能满足对条纹亮度的要求(激光光源除外).,为了使用扩展光源,必须实现=0的干涉,这就是本节要 讨论的平板的分振幅干涉.,平板的分振幅干涉利用平板的两个表面对入射光的反射 和透射,使入射光的振幅分解成两部分,这两部分光波相遇 产生干涉,使得在使用扩展光源的同时,可保持有清晰的 条纹,解决了分波前干涉中发生的条纹的亮度与条纹 可见度的矛盾.,分振幅干涉概述,分振幅干涉：一列波按振幅的不同被分成两部分(次波)，两次波各自
2、走过不同的光程后，重新叠加并发生干涉。 常见的分振幅方法：光学介质分界面的反射和折射。 常见的分振幅干涉：等倾干涉、等厚干涉(劈尖、牛顿环),等厚(平面平行)膜产生等倾干涉圆条纹,分光性质： 振幅分割 两个干涉的点源： 两个反射面对S点的象S1和S2,S,D,E,P,F,平行平板的分振幅干涉,一、干涉条纹的定域,定域区：能够得到清晰干涉条纹的区域,称为定域区(该区域若对应平面或曲面则称为定域面)。,非定域干涉:两单色相干点源在空间任意一点相遇,总有一个确定的光程差,从而产生一定的强度分布,并都能观察到清晰的干涉条纹,这种干涉称为非定域干涉.,在扩展光源的情况下,在空间任意一点,由光源上不同点源
3、出发到达该点的产生双光束干涉的两支相干光的光程差不同,从而在该点引入了光程差变化;在/4的那些区域,条纹可见度下降,观察不到清晰的干涉条纹;而在/4的那些区域,尽管采用了扩展光源,条纹仍保持有高的可见度.,定域干涉是和扩展光源的使用联系在一起的.他本质上是一个空间相干性的问题。,由于分振幅干涉是实现=0的干涉,因此条纹的定域区可以根据在 照明场中对应于=0的光线通过干涉系统后在干涉场中的交点的 轨迹来确定.,二、平行平板 (Plane-Parallel Plates) 干涉 （等倾干涉 Interference of equal inclination）,1.光程差计算,S,D,E,P,F,平
4、行平板的分振幅干涉,P点处的强度为,式中I1,I2是两相干光各自在P点产生的强度; 是两相干光在P点的光程差.,式中 n和n分别是平板折射率和周围介质的折射率.,由于周围介质折射率一致,所以两个表面的反射光中有一支光发生”半波损失”,应当再考虑由反射引起的附加光程差/2.,在平行平板的干涉中, 光程差只取决于折射角2,相同2(从而有相同入射角1)的入射光构成同一条纹,故称等倾条纹.,2.平板干涉装置注意：采用扩展光源，条纹域在无穷远。条纹成象在透镜的焦平面上。,产生等倾条纹的装置,3、条纹分析(Fringes of equal inclination),中央条纹宽，边缘条纹窄。 平板越厚,条纹
5、也越密,（5）反射光条纹和透射光条纹互补,平行平板干涉的反射光条纹和透射光条纹 (a) (b)反射光干涉及条纹对比度, (c)(d) 透射光干涉及条纹对比度,二.应用 1.增透膜,光在膜的上下表面反射时都有半波损失,反射光干涉相消时有,膜的最小厚度为,或,-光学厚度,-此时透射光增强,即光学厚度为某一波长的1/4时，则膜为该波长的增透膜,2.高反射膜,光在每层膜的上下表面反射时只有一个面有半波损失,第一层,最小光学厚度为,第二层,最小光学厚度为,即每层膜的光学厚度都为/4时，可得到该波长的高反射膜,二、楔形平板干涉 （等厚干涉 Interference of equal thickness）,
6、图12-16 用扩展光源时楔行平板产生的定域条纹 a)定域面在板上方 b) 定域面在板内 c) 定域面在板下方,1、定域面的位置和定域深度,楔形平板干涉:两个不平行平面的分振幅干涉称为楔形平板干涉.,图12-18 楔形平板的干涉,2、光程差计算,式中 n为楔形平板的折射率,n为周围介质的折射率.,垂直入射时，光程差是厚度 h 的函数，在同一厚度的位置形成同一级条纹。,板的厚度一般很小,且楔角也不大,图12-19 观察板上等厚条纹的一种实用系统,劈尖干涉 （空气隙劈尖）,明暗条件：,等厚条纹,d,（1）劈尖愈厚处 条纹级别越高。,（2）棱边处 d =0 , 对应着暗纹。,（3）相邻两明（暗）纹间
7、对应的厚度差为 d ,暗纹,讨论：,由上式看出 越小, 越大, 条纹愈清晰。,（4）明（暗）纹间距 L:,L sin = d = ,（1）,对于折射率均匀的楔形平板，条纹平行于楔棱,Dh,(2),（3）,（4）,劈尖上表面向上平移，干涉条纹间距不变，条纹向棱边移动；反之条纹向相反方向移动,对空气层：平移 距离时有一条条纹移过,例、如何判断两个直径相差很小的滚珠的大小 ？ （测量工具：两块平板玻璃）,说明 ：1珠小,说明 ：1珠大,若发现等厚条纹间隔变密,在靠近“1”那 端轻轻压一下,若发现等厚条纹间隔变宽,复色光入射得彩色条纹,若在一平晶上放置一R很大的平凸透镜，则两面之间形成的空气契能实现等厚干涉。称为牛顿环。,白光入射的牛顿环照片,
