光学2(薄膜干涉).ppt

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1、有关考试考试时间:12月10日（星期四）14:00-15:40地点：3415,3416（西）考试内容：14、15章占45%；17章占55%（带*章节不属于考试范围）日常生活中的一些现象§12.3分振幅干涉n3d反射光线2，3的光程差：1、薄膜上、下表面反射光的干涉：2反射光2和3有“半波损失”吗？所以2，3的实际光程差为：反射光2有“半波损失”，3没有！1空气一、薄膜干涉（分振幅法获取相干光）考虑到“半波损失”干涉明纹干涉暗纹等厚干涉：当入射光的波长一定时，厚度相同的地方干涉结果也相同，这种干涉称为等厚干涉

2、。膜为何要薄？讨论：光的相干长度所限。膜的薄、厚是相对的，与光的单色性好坏有关。规律：若三种介质的折射率分别为并如图排列如果两束光线都没有半波损失，或者都有半波损失，或者其中一束有偶数次半波损失，则光程差不附加两束光线，经过不同光程后叠加，如果只有一束光线在传播过程中有半波损失，则光程差应附加；；否则必须考虑“半波损失”，即132d反射光线2，3的光程差不考虑“半波损失”，即：说明：反射光的干涉加强时，透射光的干涉减弱。2、薄膜中透射光的干涉：dn123透射光线2，3的光程差明纹暗纹与相差，即：空气e空气油

3、污海水例求解一油轮漏出的油(n1=1.20)污染了某海域，在海水(n2=1.30)表面形成一层薄薄的油污。油层厚度为e=460nm，(1)若一飞行员从上向下观察，则油层呈什么颜色？(2)若某潜水员从水下向上观察，则油层呈什么颜色？(1)两反射光均有“半波损失”，则反射光干涉加强的条件为飞行员看到油膜呈绿色将n1=1.20，e=460nm代入得绿光红外区紫外区231(2)透射光干涉加强（即反射光干涉减弱）的条件为潜水员看到油膜呈紫红色将n1=1.20，e=460nm代入得红光红外紫光或紫外e空气油污海水132

4、d波长550nm黄绿光对人眼和照像底片最敏感。要使照像机对此波长反射小，可在照像机镜头上镀一层氟化镁MgF2薄膜，已知氟化镁的折射率n1=1.38，玻璃的折射率n2=1.55。黄绿光反射干涉减弱的条件MgF2薄膜的最小厚度例求解MgF2薄膜的最小厚度d。231MgF2二、薄膜的等厚干涉一组平行光（即入射角i一定）投射到薄厚不均匀的薄膜上，其光程差随着厚度e而变化，厚度相同的区域，其光程差相同，因而这些区域就出现同一级的干涉条纹，故称为等厚干涉。SSS1、劈尖干涉e明纹暗纹棱边处（e=0）：暗纹干涉条纹（劈尖

5、折射率为n）为什么不考虑玻璃厚度对光程差的影响？因为玻璃板的厚度d为常数，入射角i也等于常数，使得劈尖上、下两界面的反射光在玻璃中经历了同样的光程，所以可以将玻璃简化为一个几何面。相邻明纹（或暗纹）处劈尖的厚度差：（：条纹间距）条纹特点：（2）透射光干涉条纹的明暗位置与反射光情形刚好相反；（1）明暗相间平行于棱边的直条纹；（3）相邻明（暗）纹厚度差是劈尖薄膜中的波长的一半；（4）相邻条纹之间对应的劈尖厚度差或间距l均与有无半波损失无关，半波损失仅影响何处呈明纹与暗纹。（5）越小，L越大，条纹越稀；越大，

6、L越小，条纹越密。当大到某一值，条纹密不可分，无干涉。（6）当厚度变化时，干涉条纹会发生移动：薄膜增厚，条纹向棱边移动；反之，则远离棱边。等厚条纹待测工件平晶d(2)检测表面不平整度(1)可测量小角度、小位移、微小直径、波长等劈尖干涉的应用：↑条纹变密；↑条纹变密例求解在两块玻璃片之间一边放一条厚纸，另一边相互压紧，沿垂直于玻璃片表面的方向看去，看到相邻两条暗条纹间距为1.4mm．已知玻璃片长为17.9cm，纸厚为0.036mm。光波的波长。d两块玻璃之间为空气劈尖，其相邻两条暗条纹间距为由于θ很小例求解

7、为了测量一根细金属丝的直径d，按图办法形成空气劈尖，用单色光照射形成等厚干涉条纹，用读数显微镜测出干涉明条纹的间距，就可以算出d。已知:单色光波长为589.3nm，金属丝与劈尖顶点的距离L=28.880mm，第1条明条纹到第31条明条纹的距离为4.295mm。由题知直径d金属丝直径d利用等厚干涉可以测量微小的角度。下图为折射率n=1.4的劈尖形介质,用=700nm的单色光垂直照射，测得两相邻明条纹间距l=0.25cml由于θ很小例求解劈尖角θ例利用空气劈尖的等厚干涉条纹可以检测工件表面存在的极小的加工纹

8、路，在经过精密加工的工件表面上放一光学平面玻璃，使其间形成空气劈形膜，用单色光照射玻璃表面，并在显微镜下观察到干涉条纹，abhbahek-1ek如图所示，试根据干涉条纹的弯曲方向，判断工件表面是凹的还是凸的；并证明凹凸深度可用下式求得：解:如果工件表面是精确的平面,等厚干涉条纹应该是等距离的平行直条纹，现在观察到的干涉条纹弯向空气膜的左端。因此，可判断工件表面是下凹的，如图所示。由图中相似直角三角形可:所以: