第四章 光的干涉

四川大学933物理考研光学部分，内容有： 1.波的叠加原理 2.光波相干条件 3.杨氏双缝干涉实验 4.平行光干涉 5.光场的时间相干性 6.光场的空间相干性 7薄膜干涉之等倾干涉 8.薄膜干涉之等厚干涉 9.薄膜干涉的应用 10.迈克尔逊干涉仪 11.多光束干涉 12.F-P干涉仪

第四章 光的干涉

• 1.波的叠加原理
  • 概念
    • 两列或者多列波
      • 在同一介质传播时
        • 交叠区域内各点振动 是各列波单独在该点所产生的振动合成
• 2.光波相干条件
  • （1）振动方向相同，或有方向相同的分量
  • （2）振动频率相同
  • （3）相位差稳定
• 3.杨氏双缝干涉实验
  • （1)衍射图样
    • 傍轴条件下，屏幕上的干涉图样
      • 是
        • 一系列平行等距、明暗相间的直条纹
  • （2）干涉强度极大、极小点的位置
    • 极大点
      • 表达式
    • 极小点
      • 表达式
  • （3）条纹间距
  • （4）干涉条纹的可见度
  • （5）干涉光强分布
• 4.平行光干涉
  • （1）第K级亮条纹条件
    • 表达式
  • （2）第K级亮条纹至O点的距离（亮纹中心的位置）
  • （3）条纹间距
• 5.光场的时间相干性
  • （1）相干时间τ0和时间L0的关系
  • 相干时间τ0和频谱宽度Δν的关系
  • （3）相干长度L0与谱线宽度Δλ的关系
• 6.光场的空间相干性
  • （1）条纹平移距离与光源平移距离之间的关系 （光源和屏至双孔距离一定时）
    • 表达式
  • （2）扩展光源临界宽度
    • 表达式
  • （3）干涉孔径角
    • 表达式
  • （4）空间相干性反比公式
    • 表达式
• 7.薄膜干涉之等倾干涉
  • （1）光程差公式
    • 表达式
  • （2）第K级极大的光程差条件
    • 表达式
  • （3）干涉环的角半径和半径
    • 表达式
  • （4）干涉环的角间距和间距
    • 表达式
  • 等倾干涉光路图
  • 等倾干涉环半径和入射角关系示意图
  • 等倾干涉实验装置
  • 干涉图样示意图
• 8.薄膜干涉之等厚干涉
  • （1）劈尖形薄膜
    • （1）反射光干涉光程差
      • 表达式
      • 干涉图样
        • 由式子可知，干涉图样是一系列平行于棱边的直线
        • 示意图
    • （2)相邻两亮纹对应膜厚差
      • 表达式
    • （3）相邻两亮纹（或暗纹）的间距
      • 表达式
  • （2）牛顿环
    • （1）反射光干涉光程差
      • 表达式
    • （2）第K级亮环暗环的半径
      • 亮环表达式
      • 暗环表达式
      • 干涉图样
        • 一系列以切点o为的中心的同心圆环
        • 示意图
  • 等厚干涉实验装置
• 9.薄膜干涉的应用
  • （1）透镜表面质量的检测
    • 样板与透镜表面曲率半径之差
      • 表达式
    • 示意图
  • （2）增透膜和增反膜
    • 增透膜折射率
      • 表达式
    • 增透膜增反膜厚度
      • 表达式
      • 因此被称为λ/4膜
      • 增透膜示意图
• 10.迈克尔逊干涉仪
  • 光程差公式
  • 迈克尔逊干涉仪结构及其光路
    • 示意图
    • 迈克尔逊干涉仪等效光路
• 11.多光束干涉
  • （1）精细系数
    • 表达式
  • （2）半强相位宽度
    • 公式
  • （3）精细度
    • 公式
• 12.F-P干涉仪
  • （1）角色散本领
    • 公式
  • （2）自由光谱范围
    • 公式
  • （3)色分辩本领
    • 公式
  • 法布里-珀罗干涉仪光路图
  • 法布里-珀罗干涉仪条纹图