3.2分振幅干涉装置 等厚干涉 等倾干涉 迈克尔逊干涉仪 光场的时间相干性
3.2 分振幅干涉装置 等厚干涉 等倾干涉 迈克尔逊干涉仪 光场的时间相干性
一、 分振幅干涉概述 分振幅干涉装置 分振幅法：让一束光透射到透明媒质的分界面上，光能流一部分 透射、一部分反射，再分别通过光具组，使反射和透射光发生交叠。 由于这些光都是从同一列光分得的，所以是相干的。因为能流正比 于复振幅的模平方，而相干涉的光是将原入射光的能量（振幅）分 为几部分得到的，因此被称为分振幅法。 典型：薄膜干涉等
一、 分振幅干涉概述 分振幅干涉装置 分振幅法：让一束光透射到透明媒质的分界面上，光能流一部分 透射、一部分反射，再分别通过光具组，使反射和透射光发生交叠。 由于这些光都是从同一列光分得的，所以是相干的。因为能流正比 于复振幅的模平方，而相干涉的光是将原入射光的能量（振幅）分 为几部分得到的，因此被称为分振幅法。 典型：薄膜干涉等
生活中的彩色薄膜干涉
生活中的彩色薄膜干涉
薄膜干涉概述 薄膜干涉存在于折射光和反射光交迭的所有区域，但有实际意义的主要有 两种，分别定位于薄膜表面和无限远： (（1)等厚条纹：厚度不均匀薄膜表面的干涉场； (2)等倾条纹：厚度均匀薄膜无穷远处的干涉场 因此需要采用一定的方法或装置，观察某一类光波的干涉 S
薄膜干涉概述 薄膜干涉存在于折射光和反射光交迭的所有区域，但有实际意义的主要有 两种，分别定位于薄膜表面和无限远： （1）等厚条纹：厚度不均匀薄膜表面的干涉场； （2）等倾条纹：厚度均匀薄膜无穷远处的干涉场 S 因此需要采用一定的方法或装置，观察某一类光波的干涉
薄膜干涉概述 (1)相同方向的光波之间的干涉一等倾干涉
薄膜干涉概述 (1) 相同方向的光波之间的干涉—等倾干涉
薄膜干涉概述 (2)不同方向的光波之间的干涉一等厚干涉 等厚干涉的“厚”指的并非膜的厚，而是指光线的“厚”，光线 “经过相同的厚度
薄膜干涉概述 (2) 不同方向的光波之间的干涉—等厚干涉 等厚干涉的“厚”指的并非膜的厚，而是指光线的“厚”，光线 “经过相同的厚度
二、薄膜表面的等厚干涉 等厚干涉的计算一（1)几何光程差 近似条件：两条 AB+BC≈2h/cosi) 光线的夹角很小 DC≈ACsini,≈2 htaniz sini △L=n,(AB+BC)-n,CD 2n,h/cosi,-2nhsini,sini cosi, 利用折射率公式n1sini1=n2sini2得到 AL=2n,h cosi -2nhsin'i/cosi B =2n,hcosi 本图描绘的是点光源发出的两条临近光线 之间的干涉，而非单一光线自身的干涉。因为 此处暂时不考虑界面反射时 在薄膜干涉中，单一光线自己的交点一般不在 的半波损问题 薄膜的表面，以这样的模型，可以将干涉点定 位在薄膜的上表面，从而简化讨论
二、薄膜表面的等厚干涉 等厚干涉的计算—（1）几何光程差 A B C D 1 n n2 1 i 2 i i 2 h 2 AB+ BC 2h/ cosi 1 i 1 DC AC i sin 2 1 2 tan sin h i i 2 1 2 2 1 2 1 2 ( ) 2 / cos 2 sin sin / cos L n AB BC n CD n h i n h i i i = + − − 利用折射率公式 n1 sini1=n2 sini2得到 2 2 2 2 2 2 = − L n h i n h i i 2 / cos 2 sin / cos 2 2 = 2 cos n h i 近似条件：两条 光线的夹角很小 此处暂时不考虑界面反射时 的半波损问题 本图描绘的是点光源发出的两条临近光线 之间的干涉，而非单一光线自身的干涉。因为 在薄膜干涉中，单一光线自己的交点一般不在 薄膜的表面，以这样的模型，可以将干涉点定 位在薄膜的上表面，从而简化讨论。 3 n
等厚干涉的计算一（1)几何光程差 薄膜干涉的干涉条纹（仅考虑几何光程差)△L=2n,h cosi,. (1)亮条纹 j讽 △L=j 2→h= 2n,cosiz (2)暗条纹 L=0+7月→h= (2j+1)入 4n,cosi, 干涉条纹在薄膜表面沿等厚线分布，称为等厚干涉条纹 正入射i=i2=0c0si=c0si,=1 △L=2n,h 总结：相邻条纹间的光程差4L=λ，相应位置的厚度差h=1/2n2
薄膜干涉的干涉条纹（仅考虑几何光程差） A B C D 1 n n2 1 i 2 i i 2 h 1 i 2 2 = L n h i 2 cos （1）亮条纹 = L j 2 2 2 cos j h n i = （2）暗条纹 1 ( ) 2 = + L j 2 2 (2 1) 4 cos j h n i + = 干涉条纹在薄膜表面沿等厚线分布，称为等厚干涉条纹 正入射 1 2 i i = = 0 1 2 cos cos 1 i i = = 2 = L n h 2 总结：相邻条纹间的光程差 ΔL=λ，相应位置的厚度差 h = λ / 2n2。 等厚干涉的计算—（1）几何光程差
等厚干涉的计算一（2)附加光程差 由光波在薄膜表面上反射时产生的相位突变引起 B D ①n1>n>n2或n1n,或n1、m2<n ·反射光波1(2)相对于入射光波无（有）半波损失，两者之间的4，=±2/2； 透射光波1'和2'相对于入射光波均无半波损失，两者之间的4'=0。 结论：由于两反射光波的几何程差与两透射光波的几何程差相同，而附加程 差相总是相差半个波长，故反射光的干涉图样与透射光的干涉图样互 补，即前者满足相长干涉条件时，后者侧正好满足相消干涉条件
等厚干涉的计算—（2）附加光程差 由光波在薄膜表面上反射时产生的相位突变引起 ① n1>n>n2或n1n，或n1、n2<n • 反射光波1(2) 相对于入射光波无（有）半波损失，两者之间的Δλ =±λ/2； • 透射光波1' 和2' 相对于入射光波均无半波损失，两者之间的Δλ '=0。 结论：由于两反射光波的几何程差与两透射光波的几何程差相同，而附加程 差相总是相差半个波长，故反射光的干涉图样与透射光的干涉图样互 补，即前者满足相长干涉条件时，后者则正好满足相消干涉条件。 n1 n2 n h B' i i1 B D' 1 2 1' 2' i2
薄膜干涉的干涉条纹（考虑总光程差） ①反射光波 2 hn cosi±」 h,n2n 总光程差： △=△L,+△= 2 2hn cosi n1n>n2 4 hncosi±元n,nn 总相位差： 6= 4π hncosi n,n>n2 ②透射光波 2hn cosi n1,n2n 总光程差： △'=△L,'+△z' 2hn cos nn>n2 n1,n2n 总相位差： 2' 4元hncosi 4π hncosi-+兀m1n>n2
薄膜干涉的干涉条纹（考虑总光程差） ① 反射光波 总光程差： 总相位差： ② 透射光波 总光程差： 总相位差： 1 2 1 2 1 2 1 2 2 cos , , 2 2 cos r hn i n n n n n n L hn i n n n n n n = + = 或 或 1 2 1 2 1 2 1 2 4 cos , , 2 4 cos hn i n n n n n n hn i n n n n n n = = 或 或 1 2 1 2 1 2 1 2 2 cos , , ' ' ' 2 cos + 2 r hn i n n n n n n L hn i n n n n n n = + = 或 或 1 2 1 2 1 2 1 2 4 cos , , 2 π ' ' 4 cos hn i n n n n n n hn i n n n n n n = = + 或 或