光波干涉的产生 采用分波前装置时,部分 初级波前被用来发出可产生干 涉图案的次级波,经典的Yang 双缝干涉实验就是这样的一个 例子。在 Michelson干涉仪中 采用了分振幅装置,初级波本 身被分成两个部分,按不同路 径组合后再产生干涉。由薄膜 和一系列不同厚度的薄片也可 以产生干涉,如 Fabry- Perot 滤光片、 Fabry- Perot干涉计、图3.2-1牛顿环干涉图样 Newton环干涉装置,等等。 2021/2/11 11
2021/2/11 11 光波干涉的产生 采用分波前装置时，部分 初级波前被用来发出可产生干 涉图案的次级波，经典的Yang 双缝干涉实验就是这样的一个 例子。在Michelson干涉仪中 采用了分振幅装置，初级波本 身被分成两个部分，按不同路 径组合后再产生干涉。由薄膜 和一系列不同厚度的薄片也可 以产生干涉，如Fabry-Perot 滤光片、Fabry-Perot干涉计、 Newton环干涉装置，等等。 图3.2-1 牛顿环干涉图样
3.2.12衍射 当障碍物的线度与光波波长可比拟时,光线偏离直线传播, 进入几何暗影区,并形成明暗相间的条纹的现象。衍射也是波叠 加的结果,表现为直线传播的光束在遇到障碍时的绕射 按照光源和屏到障碍物的距离,可以把衍射分为两种:当光 源和屏与障碍物的距离都是有限远,或其中一个是有限远时,称 为 Fresnel衍射。当光源和屏与障碍物的距离都是无限远时,称为 Fraunhofer衍射;在实验室常利用凸透镜的聚焦性模拟来自“无 限远处”的平行光。 Huygens- Fresnel原理解释了衍射的成因,相关定量计算分 析可采用菲涅耳衍射积分公式或菲涅耳-基尔霍夫公式。1818年, 带对应点发出的符射光的光程差为入/2,这样可使相邻波带干涉相 消,简化了分析过程。 2021/2/11 12
2021/2/11 12 3.2.1.2 衍射 当障碍物的线度与光波波长可比拟时，光线偏离直线传播， 进入几何暗影区，并形成明暗相间的条纹的现象。衍射也是波叠 加的结果，表现为直线传播的光束在遇到障碍时的绕射。 按照光源和屏到障碍物的距离，可以把衍射分为两种：当光 源和屏与障碍物的距离都是有限远，或其中一个是有限远时，称 为Fresnel衍射。当光源和屏与障碍物的距离都是无限远时，称为 Fraunhofer衍射；在实验室常利用凸透镜的聚焦性模拟来自“无 限远处”的平行光。 Huygens–Fresnel原理解释了衍射的成因，相关定量计算分 析可采用菲涅耳衍射积分公式或菲涅耳–基尔霍夫公式。1818年， 菲涅耳提出了一种把半波带作图法，巧妙之处在于它让相邻半波 带对应点发出的衍射光的光程差为λ/2，这样可使相邻波带干涉相 消，简化了分析过程
级暗张纹 O 中央明纹中心 光屏 图322继处波阵面分出半波將 如图3.2-2所示,从A点作由B点发出的某一光线的垂线,交 于C。把BC分成若干个半波长,或说以入2为宽度做平行于AC的 许多线,这些线可以把AB分成若干个半波带。衍射角不同,单缝 处波阵面分出的半波带个数也不同,半波带的个数取决于单缝两 个边缘处的衍射光线之间的光程差BC 021/2/11
2021/2/11 13 如图3.2-2所示，从A点作由B点发出的某一光线的垂线，交 于C。把BC分成若干个半波长，或说以λ/2为宽度做平行于AC的 许多线，这些线可以把AB分成若干个半波带。衍射角不同，单缝 处波阵面分出的半波带个数也不同，半波带的个数取决于单缝两 个边缘处的衍射光线之间的光程差BC
艾里斑如图3.2-3所示,当单色平行光垂直照射到小孔上,产生 衍射,衍射光被透镜L会聚到屏幕E上,形成明暗交替的圆环,中 光斑较亮,称为艾里斑。设艾里斑的直径为d,透镜的焦距为f, 单色光的波长为λ,圆孔的直径为D,由理论计算可得,艾里斑对 透镜光心的张角为 28、q 二=2.44 D (3.2-13) 图3.2-3夫 琅禾费衍射 20. 2021/2/11 14
2021/2/11 14 艾里斑 如图3.2-3所示，当单色平行光垂直照射到小孔上，产生 衍射，衍射光被透镜L会聚到屏幕E上，形成明暗交替的圆环，中 心光斑较亮，称为艾里斑。设艾里斑的直径为d，透镜的焦距为f， 单色光的波长为λ，圆孔的直径为D，由理论计算可得，艾里斑对 透镜光心的张角为 (3.2-13) 图3.2-3 夫 琅禾费衍射
3.2.13光学仪器的分辨率 瑞利判据: 个艾里斑的边缘,正好与另一个艾里斑的中心重合时 这两个艾里斑刚好能被区分开。瑞利判据也是一条经验判据, 是根据正常人的眼睛的分辨能力提出的,正常人的眼睛可以分 出光强差20%的差别, 艾里斑边缘与另一个艾里斑中心重 叠时,两艾里斑中心的光强是中心线连线中点处光强的1.2倍,刚 好被人的眼睛区分开 光学仪器的分辨率: 根据瑞利判据,两个艾里斑中心对圆孔中心的张角,正好等 于艾里斑半径对圆孔中心的张角时,如图3.2-4所示,这两个艾里 斑恰好能被区分可。因此,瑞利判据可用下式表示 日=1.22 —D (3.2-14) 2021/2/11 15
2021/2/11 15 3.2.1.3光学仪器的分辨率 瑞利判据： 当一个艾里斑的边缘，正好与另一个艾里斑的中心重合时， 这两个艾里斑刚好能被区分开。瑞利判据也是一条经验判据，它 是根据正常人的眼睛的分辨能力提出的，正常人的眼睛可以分辨 出光强差20%的差别，当一个艾里斑边缘与另一个艾里斑中心重 叠时，两艾里斑中心的光强是中心线连线中点处光强的1.2倍，刚 好被人的眼睛区分开。 光学仪器的分辨率： 根据瑞利判据，两个艾里斑中心对圆孔中心的张角，正好等 于艾里斑半径对圆孔中心的张角时，如图3.2-4所示，这两个艾里 斑恰好能被区分可。因此，瑞利判据可用下式表示 (3.2-14)