大学物理课件：10_3 薄膜干涉.ppt

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1、大学物理学第十章波动光学光程：若光在折射率为n的介质中传播的几何距离为r，则光程为nr。相位差与光程差的关系λ为真空中的波长干涉加强和干涉减弱的条件杨氏双缝干涉复习一、薄膜干涉的基本原理光波经薄膜两表面反射或透射后相互叠加所形成的干涉现象。§10.3薄膜干涉1、反射光光程差式中δ0为附加光程差。1）若n1>n>n2，n1nn3，δ0=λ/2。由几何关系得出:2、薄膜干涉加强与减弱的条件薄膜干涉的光程差与光的入射角i和膜厚e有关。薄膜干涉可分为等倾干涉和等厚干涉两类。由折射定律

2、：入射角相同的光线形成同级干涉条纹，这种干涉称为等倾干涉。2、条纹特点1）干涉条纹为内疏外密的同心圆环。二、等倾干涉1、产生条件：扩展光源发出的不同方向的光，入射到厚度均匀的薄膜。2）中心环的明暗取决于光程差。3）圆环中心处级次最高，外缘条纹级次低。当光垂直入射到薄膜上：光程差最大，K最大。所以中央条纹级次最大。4）若薄膜厚度e增加，则kmax增大，条纹从中心一个一个的冒出来，e减小时,条纹塌缩。5）白光光源产生彩色干涉圆环，有内到外按由红到紫分布。三、增透膜与增反膜1、定义增透膜：增加透射率的薄膜叫做增透膜。增反膜：增加反射率

3、的薄膜叫做增反膜。增透增反2、条件：（i=0）注意增透（反）膜只对某一波长的光效果最好。一定厚度e的薄膜对波长λ1为增透膜，对波长λ2可能为增反膜。例题2玻璃表面镀MgF2薄膜，为使垂直入射的波长为5000Å的光尽可能减少反射，求MgF2薄膜的最小厚度？解对增透膜，有当k=0时，e取极小值：该膜对绿光是增透膜，对紫光是增反膜。绿光相干减弱，透射率最大。（蓝紫光）镀膜123空气玻璃例题1对(绿光)的增透膜，光学厚度为。四、等厚干涉1、产生条件由同一方向的入射光，入射到厚度不均匀的薄膜。同级干涉条纹是薄膜厚度e相同的点的轨迹，这种干

4、涉称为等厚干涉。一）劈尖干涉1、装置空气劈尖空气层上下表面的反射光是相干光在上表面产生干涉条纹。2、原理3、条纹特点垂直入射时，两相干光的光程差为：与棱边平行的明暗相间的等间距直条纹。产生明暗条纹的条件：4、讨论2）明(暗)条纹对应的薄膜厚度e:明纹：暗纹：1)棱边处为暗纹。（e=0时）4）相邻明(暗)纹的间距3）相邻明(暗)条纹对应的厚度差Δe影响条纹宽度的因素：第k级暗纹第k+1级暗纹例题3为了测量金属丝的直径，把金属丝夹在两块平玻璃之间形成劈尖，用单色光垂直照射，得到等厚干涉条纹。若已知单色光的波长，金属丝与劈间顶点间的距

5、离L=28.880mm，30条明纹间得距离为4.295mm。求金属丝的直径D？解相邻两条明纹间的间距：Δl对应的空气层的厚度相差为。代入数据得为劈尖角，因为很小，所以二）牛顿环1、装置用一曲率半径很大凸透镜和一块平板玻璃组合，在显微镜下观察，可看到明暗相间的同心圆环，称为牛顿环。2、光程差和明暗条纹条件干涉条纹是以平凸透镜与平面玻璃板的接触点为圆心，明暗相间的同心圆环，中心为暗点。条纹不等间距，内疏外密。3、条纹特点光程差：4、干涉条纹半径明环半径：暗环半径：例题4牛顿环装置中平凸透镜和平板玻璃之间充满某种透明液体。观察到第10

6、级暗环直径由充液前的1.40cm变为1.27cm，求：此种液体的折射率n。解设所用的光的波长为λ。由暗环半径公式：故：五、迈克尔逊干涉仪单色光源分光板G1反射镜M1反射镜M2补偿板G21、迈克尔逊干涉仪的结构①M1和M2垂直，M1和M2平行；等倾干涉。2、迈克尔逊干涉仪的原理反射镜M1单色光源反射镜M2M2的像M2M2的像M2②M1和M2不垂直，M1和M2不平行；等厚干涉。反射镜M1单色光源反射镜M2应用：测定微小长度、折射率和光波波长。光程差改变：测长原理：3、迈克尔孙干涉仪的主要特性两相干光束在空间完全分开，并可用移

7、动反射镜或在光路中加入介质片的方法改变两光束的光程差。M1M2M2插入介质片后光程差光程差变化介质片厚度光程差在光路中加入介质片M1M2M2例题5当把折射率为n=1.40的透明介质薄膜插入迈克尔逊干涉仪的一支光路中，测出引起了7.0条干涉条纹的移动，求薄膜厚度。（已知入射光的波长为λ）解放入之前：放入之后：作业：10–7、9、11预习§10–4