文档介绍：第1章光的干涉
(Interference of light)
§ 法布里-珀罗干涉仪多光束干涉
以上讨论了两类干涉现象,杨氏双缝,劳埃德镜,菲涅耳双棱镜等都是把同一光源发出的同一光波,设法分开从而引起干涉;薄膜干涉则是利用同一入射光波的振幅通过薄膜的两个表面反射后加以分解。这两种方法分别叫分波面法和分振幅法。迈克耳干涉仪就是应用分振幅原理的干涉仪。他们都属于双光束干涉。
Fabry-Perot Interferometer
如果两束光的强度相同,即振幅都等于A1,则相干光强应为
通常情况下,它介乎最大值4A12和最小值0之间。
如果相位差连续改变,则光强变化缓慢,如图:

-4-3-2- 0  2 3 4
用实验方法不易测定最大值和最小值的准确位置。
若两束光的振幅不相等,最小值不为0,则条纹的可见度降低。就更难确定最大值和最小值的准确位置。
对实际应用来说,干涉图样最好是十分狭窄,边缘清晰并且十分明亮的条纹,此外,还要求亮条纹能被比较宽阔且相当黑暗的区域隔开。
要是采用相位差相同的多光束干涉系统,就可以满足这些要求。
法布里-珀罗干涉仪就是一种相位差相同的多光束干涉仪器。
仪器结构及原理
它是由法国物理学家法布里(C. Fabry)和珀罗(A. Perot)于1896年研制的。
干涉仪主要由两板平行放置的玻璃板组成,它们相对的面严格平行,并镀有反射率很大的反射膜,为了避免玻璃板外表的反射光干扰,G,G′板的两个外表面之间有一微小锲角。
G,G′若两个平行的镀银表面的间距固定不变,则称为法布里—珀罗标准具。若其间距可以改变,则称为法布里-珀罗干涉仪。
单色扩展光源
焦平面
屏幕
面光源s放在透镜L1的焦平面上,使许多方向不同的平行光束入射到 F-P干涉仪上,在G,G′间作来回多次反射。最后透射出来的平行光束在第二透镜L2的焦平面上形成同心圆形的等倾干涉条纹。
递减振幅多光束干涉的光强分布
设G,G′内表面(镀银面)的光强反射率为
则从G透射光的振幅为
则第一次从G′透射光的振幅为
则第二次从G′透射光的振幅为
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依次类推,从G2透射出的光的振幅分别为以为公比的等比数列。
这些振幅递减的透射光,彼此平行,相邻两束光到达透射L2焦平面的光程差相等。
忽略金属面反射的相位跃变,则相邻两束光到达透镜L2的焦平面同一点时,彼此的光程差为:
其相位差为
若第一束透射光的初相位为0,则各光束的初相位依次为
则在L2焦平面上P点处,各光束的振动方程为:
在P点的合振动为:
后面的方括号里面是以公比为
的无穷等比数列。