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光的干涉应用举例光的干涉应用举例精1简要回顾n干涉条件（充分条件；必要条件）n相干和不相干n相干光源与不相干光源n杨氏双缝干涉n薄膜干涉（等倾干涉、等厚干涉）精2Light beams can interfere with each other:Two point sourcesDifferentseparations.Notethedifferentpatterns.Constructivevs.destructiveinterference精3Constructive vs.destructive interference;Coherent vs.incoherent interferenceWavesthatcombinein phaseadduptorelativelyhighirradiance.Wavesthatcombine180 out of phasecanceloutandyieldzeroirradiance.Wavesthatcombinewithlots of different phasesnearlycanceloutandyieldverylowirradiance.=Constructiveinterference(coherent)Destructiveinterference(coherent)Incoherent addition相长相消不相干精4Coherent vs.Incoherent LightItotal =I1+I2+InEtotal =E1+E2+EnCoherentlight:1.Itsstrong.2.Itsdirectional.3.TotalirradianceN2or0.4.Totalirradianceisthemag-squareofthesumofindividualfieldsmag-squareofthesumofindividualfields.Incoherentlight:1.Itsrelativelyweak.2.Itsomni-directional.3.TotalirradianceN.4.Totalirradianceisthesumofindividualirradiances.Laser相干光源不相干光源精5Youngs double-slit interference 测定波长测定折射率精6等倾干涉n等倾干涉是指厚度相等的薄膜所发生的干涉。

同一级条纹对应着同一倾角ACa1a2Cd0n1n2n1i1i2B干涉相长 亮点干涉相消 暗点干涉原理精7等厚干涉n等厚干涉是厚度不同的薄膜所发生的干涉同一级条纹对应着同一厚度DL2can1c1n2a2n1CBACd0i1i2干涉相长干涉相长亮纹亮纹干涉相消干涉相消暗纹暗纹d dAdj+1djdlBO精8等倾与等厚干涉的区别等倾与等厚干涉的区别类别项目等倾等厚光源面面光源点点光源条纹形状内疏外密内疏外密的同心圆环等间距等间距直线状干涉级内高外低内高外低高高低低高高低低精9对光学表面对光学表面磨光的检验磨光的检验光学部件的精光学部件的精密测量密测量长度微小改变长度微小改变的精密测定的精密测定增透光薄膜的增透光薄膜的制备制备干涉滤光片干涉滤光片的制作的制作轴承滚珠的分类轴承滚珠的分类和检验和检验研究光谱谱线研究光谱谱线的精细结构的精细结构测定物质的测定物质的折射率折射率光光的的干干涉涉的的应应用用精10本课主要内容本课主要内容一、等倾干涉及其应用(一）迈克尔孙干涉仪（实验）迈克尔孙干涉仪（实验）及其应用及其应用 （二）（二）法布罗法布罗-珀罗干涉仪珀罗干涉仪及其应用及其应用（三）全光纤全光纤迈克尔孙干涉仪及其应用（四）其它干涉仪及其应用二、等厚干涉及其应用（一）劈尖劈尖及其应用（二）牛顿环（实验）牛顿环（实验）及其应用及其应用三、镀膜镀膜光学元件（一）增透膜与增反膜（二）照相机四、全息全息干涉及其应用精11一、等倾干涉及其应用一、等倾干涉及其应用(一）迈克尔孙干涉仪（实验）迈克尔孙干涉仪（实验）及其应用及其应用 （二）（二）法布罗法布罗-珀罗干涉仪珀罗干涉仪及其应用及其应用（三）全光纤全光纤迈克尔孙干涉仪及其应用（四）其它干涉仪及其应用精12观察屏观察屏分光板分光板补偿板补偿板全反镜全反镜粗调手轮粗调手轮细调手轮细调手轮竖直调节螺丝竖直调节螺丝水平调节螺丝水平调节螺丝（一（一）迈克尔孙迈克尔孙干涉仪及其应用干涉仪及其应用1.迈克耳孙干涉仪基本原理迈克耳孙干涉仪基本原理（1）仪器结构仪器结构精13n迈克耳孙：美国物理学家。

主迈克耳孙：美国物理学家主要从事光学和光谱学方面的研究，要从事光学和光谱学方面的研究，以毕生精力从事光速的精密测量以毕生精力从事光速的精密测量n由于他在光学精密测量仪器、由于他在光学精密测量仪器、光谱学及基本度量学中的卓越贡光谱学及基本度量学中的卓越贡献，献，1907 年获得了美国第一个诺年获得了美国第一个诺贝尔物理学奖贝尔物理学奖精141.9（2）工工作作原原理理光束光束1和和2发生干涉发生干涉若若 M1、M2平行平行 等倾条纹等倾条纹若若 M1、M2有小夹角有小夹角 等厚条纹等厚条纹十字叉丝十字叉丝 等厚条纹等厚条纹 若若 M1平移平移 d 时，干涉条移过时，干涉条移过 N 条，则有条，则有:2 1 可观测到可观测到 /20 20 的量的量级（几十（几十 nm）!M 1S 2 1 半透半反膜半透半反膜 M2M1G1 G2 E 补偿板补偿板！n通常考虑垂直入射精15n实验实验测量折射率测量折射率n迈克尔孙迈克尔孙莫雷实验莫雷实验2.迈克耳孙干涉仪的应用迈克耳孙干涉仪的应用精16例：测量折射率例：测量折射率在迈克耳孙干涉仪的两臂在迈克耳孙干涉仪的两臂 中分别引入中分别引入100.0mm长的长的 玻璃管玻璃管 A、B，其中一个，其中一个 抽成真空，另一个在充以抽成真空，另一个在充以 一个大气压空气的过程中一个大气压空气的过程中 观察到观察到107.2 条条纹移动，条条纹移动，所用波长为所用波长为546.1nm。

求空气的折射率求空气的折射率？解：解：设空气的折射率为设空气的折射率为 n相邻条纹或说条纹移动一条时，对应光程差的变化为一个相邻条纹或说条纹移动一条时，对应光程差的变化为一个波长，当观察到波长，当观察到107.2条移过时，光程差的改变量满足：条移过时，光程差的改变量满足：迈克耳孙干涉仪的两臂中便于插放迈克耳孙干涉仪的两臂中便于插放待测样品，由条待测样品，由条 纹的变化测量有纹的变化测量有关参数精度高精度高精171887年迈克耳孙和莫雷（英国化学家）根据年迈克耳孙和莫雷（英国化学家）根据设想：如果存在以太，而且以太又完全不为地球设想：如果存在以太，而且以太又完全不为地球运动所带动，则地球对于以太的运动速度就是地运动所带动，则地球对于以太的运动速度就是地球的绝对速度球的绝对速度利用地球的绝对速度和光速在方利用地球的绝对速度和光速在方向上的不同向上的不同，应该在所设计的迈克耳孙干涉仪实，应该在所设计的迈克耳孙干涉仪实验中观测到某种预期的结果，从而求得地球相对验中观测到某种预期的结果，从而求得地球相对于以太的绝对速度于以太的绝对速度迈克尔孙莫雷实验迈克尔孙莫雷实验精181）实验目的：）实验目的：测量运动参考系（主要是地球）相对以太的速度。

测量运动参考系（主要是地球）相对以太的速度2）实验装置：）实验装置：迈克尔逊干涉仪迈克尔逊干涉仪 3)实验原理：实验原理：地球假定沿地球假定沿GM1方向运动若伽利略变换成立，光沿方向运动若伽利略变换成立，光沿GM1相对于地球的速度相对于地球的速度为为c-v，光沿，光沿M1G，相对于地球的速度相对于地球的速度为为速度速度c+v，光从，光从G-M1-G所需时间为所需时间为 GM1M2v精19 GM1M2v光沿光沿GM2的速度和光沿的速度和光沿M2G的速度的速度光从光从G-M2-G所需时间为所需时间为光沿光沿GM2光沿光沿M2GG点发出的两束光到达望远镜的时间差点发出的两束光到达望远镜的时间差精20光程差光程差仪器旋转仪器旋转900，前后两次，前后两次光程变化光程变化2d d，干涉条纹移动，干涉条纹移动测出测出 N，便可由上式计算出地球相对以太的速度，便可由上式计算出地球相对以太的速度v.4)实验结果：实验结果：在不同季节，不同地理条件下做实验，都没有观察到条纹的在不同季节，不同地理条件下做实验，都没有观察到条纹的移动实验表明：实验表明：相对以太的绝对运动是不存在的，以太不能作为绝对参考系，相对以太的绝对运动是不存在的，以太不能作为绝对参考系，以太假设不能采用以太假设不能采用；地球上沿地球上沿各个方向的光速都是相等各个方向的光速都是相等的。

的迈克耳逊迈克耳逊-莫雷实验一直被认为是莫雷实验一直被认为是狭义相对论狭义相对论的主要的主要实验支柱实验支柱.精21（二）布罗（二）布罗-珀罗干涉仪及其应用珀罗干涉仪及其应用Applications of Fabry-Perot interferometers and etalonsTofrequencyfilterabeam(thisisoftendoneinsidealaser).Moneyisnowcoatedwithinterferometricinkstohelpfoilcounterfeiters.Noticetheshadeofthe“20,”whichisshownfromtwodifferentangles.精22The LaserAlaserisamediumthatstoresenergy,surroundedbytwomirrors.Photonsenteringthemediumundergostimulatedemission.Asaresult,theirradianceexitingfromthemediumexceedsthatenteringit.Apartiallyreflectingoutputmirrorletssomelightout.Alaserwilllaseifthebeamincreasesinirradianceduringaroundtrip:thatis,ifI3 I0.精23Absorption Spontaneous Emission Stimulated EmissionBeforeAfter精24（三）全光纤激光迈克尔孙干涉仪（三）全光纤激光迈克尔孙干涉仪n光学干涉测量，如用钠光测量凸透镜曲率半径，用迈克尔孙干涉仪测量位移等，很久以来都是物理实验的和总要内容。

然而，那些把空气作为介质的激光干涉装置，存在着致命的缺陷，如温度的不均匀、振动、空气中的水分等将使得这些激光干涉装置在工程应用中收到限制而光纤干涉测量装置则耐振动、不怕电磁干扰、可在较高温度环境中工作n利用干涉原理，将激光耦合在直径为4微米的单模光纤中制作成全光纤迈克尔孙干涉仪，就可解决上述问题精25OpticalfibersuseTIRtotransmitlightlongdistances.Fiber Optics 光学光纤光学光纤Theyplayanever-increasingroleinourlives!精26Core:ThinglasscenterofthefiberthatcarriesthelightCladding:SurroundsthecoreandreflectsthelightbackintothecoreBuffercoating:PlasticprotectivecoatingDesign of optical fibersncore ncladding精27Propagation of light in an optical fiberLighttravelsthroughthecorebouncingfromthereflectivewalls.Thewallsabsorbverylittleligh。