14-2薄膜干涉.ppt

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1、第十四章光的干涉chapter14interferenceoflight§14-2劈尖干涉SM劈尖角一劈尖劈尖干涉传播光程差附加光程差同理判断劈尖干涉的总光程差干涉条纹在膜面.劈尖角很小.近似垂直入射0，明纹暗纹平行平面膜反射光疏到光密反射光相位有变特别对正入射或掠入射情况空气油膜玻璃例一:玻璃例二:空气玻璃界面反射条件附加相位差附加光程差相同附加相位差附加光程差界面反射条件不同反射光干涉界面反射条件与附加光程差反射条件透射附加光程差空气油膜玻璃例一:玻璃例二:空气玻璃界面反射条件附加相位差附加光程差相同附加相位差附加光程差界面反射条件不同透射光干涉界面反射条件与附加光程差明纹暗纹随变.干涉

2、条纹是薄膜等厚点的轨迹.当或棱处（e=0）为暗当或棱处（e=0）为明劈尖等厚条纹劈尖干涉的等厚干涉条纹两相邻条纹间劈尖的厚度差相邻条纹间距sin很小,sintg每一条纹对应劈尖内的一个厚度，当此厚度位置改变时，对应的条纹随之移动.劈尖干涉条纹的移动劈尖厚度变化不变,改变厚度,条纹整体随交棱平移很小,tansin劈尖夹角变化条纹间隔随而变很小,tansin2）测膜厚1）干涉膨胀仪劈尖干涉的应用空气3）检验光学元件表面的平整度4）测细丝的直径例1：在右图所示的劈尖中，测得相邻明纹间隔L,求右边小球直径d。解：由倾角厚度d=Dtgθ≈劈尖例一玻璃玻璃玻璃玻璃玻璃已知3.0mm充油（）后测得2.1m

3、m解法提要1.055(rad)1.43牛顿环实验装置牛顿环干涉图样显微镜SLM半透半反镜T二牛顿环牛顿环....空气膜暗纹明纹暗....4）应用例子:可以用来测量光波波长，用于检测透镜质量，曲率半径等.1）从反射光中观测，中心点是暗点还是亮点？从透射光中观测，中心点是暗点还是亮点？2）属于等厚干涉，条纹间距不等，为什么？3）将牛顿环置于的液体中，条纹如何变？工件标准件暗环半径明环半径讨论讨论....暗环半径1、相邻暗环间距级次k增大时,减小干涉条纹是一组以接触点为圆心的不等间距明暗相间的同心圆环,且内疏外密2、膜为折射率为n的介质：测量透镜的曲率半径对定r,k增大.因此,条纹收缩ee+dek

4、k若白光入射，便可得到彩色条纹，在高级次出现重迭例2：在牛顿环装置的平凸透镜和平板玻璃间充以某种透明液体，观测到第10个明环的直径由充液前的14.8cm变成充液后的12.7cm，求这种液体的折射率n。折射率为n暗环：明环：一般公式：（膜的折射率为n）解1：由牛顿环半径公式k、R、λ一定，解2：即由（空气）（液体）可得如果膜的折射率大于玻璃(这种情况不大可能)，结果有变化吗？总结1）干涉条纹为光程差相同的点的轨迹，即厚度相等的点的轨迹2）厚度线性增长条纹等间距，厚度非线性增长条纹不等间距3）条纹的动态变化分析（变化时）4）半波损失需具体问题具体分析平行平面膜反射光疏到光密反射光相位有变特别对正

5、入射或掠入射情况空气油膜玻璃例一:玻璃例二:空气玻璃界面反射条件附加相位差附加光程差相同附加相位差附加光程差界面反射条件不同反射光干涉界面反射条件与附加光程差反射条件透射附加光程差空气油膜玻璃例一:玻璃例二:空气玻璃界面反射条件附加相位差附加光程差相同附加相位差附加光程差界面反射条件不同透射光干涉界面反射条件与附加光程差当光线垂直入射时增透膜:两反射光相消干涉,反射光最弱.增反膜:两反射光相长干涉，反射光最强.三平行膜增透膜与增反膜的由来由于光从空气入射到玻璃片上大约有4%的光强被反射，而普通光学仪器常常包含有多个镜片，其反射损失经常要达到20%—50%左右，使进入仪器的透射光强度大为减弱，

6、同时杂散的反射光还会影响观测的清晰度。如果在透镜表面镀上一层透明薄膜就可以达到减小反射、增强透射的目的。这种透明薄膜称为增透膜。注意：增透、增反只能增透、增反某特定波长的光，对于可见光范围的光学仪器常选定对人眼最敏感的黄绿光550nm.例如照相机的镜头呈现出蓝紫色反光就是因为镜头上镀有氟化镁使反射光中消除了黄绿光的缘故。有时为了增加反射，采用多层反射，能反射99.9%的入射光。这种称为高反射膜。在激光器谐振腔中使用的反射面就是这种高反射多层膜镜片。例1：在玻璃镜片上镀氟化镁（n=1.38），要使波长为550nm的光反射最少，求镀膜的最小厚度d。解：玻璃折射率n’>1.38,反射光最少相消干

7、涉k=0时对应最小厚度:平行膜例一空气油膜玻璃1.哪些波长的可见光在反射中产生相长干涉?2.哪些波长的可见光在透射中产生相长干涉?3.欲使反射光中=550nm的光产生相消干涉,油膜至少该多厚?白光反射相干光透射相干光算例续上反射相长干涉透射相长干涉反射相消干涉minnmnm空气油膜玻璃1.哪些波长的可见光在反射中产生相长干涉?2.哪些波长的可见光在透射中产生相长干涉?欲使反射光中550nm的光产生相消干涉,油