第18章 光波的干涉wzj.pptVIP

应用2 —— 多层膜（增加反射） 使某些颜色的光反射本领高达99%， 而使透射减弱。 例3 氦氖激光器中的谐振腔反射镜, 对波长?=632.8nm的单色光的反射率要求达99%以上，为此反射镜采用在玻璃表面镀上 的多层膜，求每层薄膜的实际厚度（按最小厚度要求，光近似垂直入射） 第一层： 第二层： 1. 劈尖（劈形膜） 夹角很小的两个平面所构成的薄膜 ? d ? n1 n · A 单色平行光束 · S 1 2 1、2两束反射光来自同一束入射光，它们可以产生干涉 。 二、等厚干涉（厚度不均匀的薄膜干涉） 一般两平面夹角 1 1 2 2 A处（厚度为d）的明暗条件： (k=1,2,…) 明条纹 (k=0,1,2,…)暗条纹 n1 ? d ? n1 n · A 反射光2 反射光1 入射光(单色平行光垂直入射) A: 1、2的光程差 明纹： 暗纹： 同一厚度d 对应同一级条纹 —— 等厚条纹 实际应用中, 大都是平行光垂直入射到劈尖上。 考虑到劈尖夹角极小, 反射光1、 2在膜面的光程差可简化为图示情况计算。 n1 干涉条纹的分布特征： (2)棱边处 d =0 (1)每一k 值对应劈尖某一确定厚度d 即同一厚度对应同一干涉级 干涉条纹是一组与棱边平行的明暗相间的条纹 ——等厚条纹 n1= n2? n 对应着暗纹 n1 n n2 对应着亮纹 (3)相邻两明（暗）纹间对应的厚度差为: (k=0,1,2,…)暗条纹 (k=1,2,…) 明条纹 (k=0,1,2,…)暗条纹 (k=1,2,…) 明条纹 (4) 明（暗）纹间距 l : ?、?一定，l 确定，条纹等间距 (条纹变密), (条纹疏远) ? 一定， ??、l?；??、 l ? (5)复色光入射得彩色条纹 动画 动画 明暗条件： 平板玻璃 平凸透镜 干涉环半径： r R d 2. 牛顿环（平凸透镜的曲率半径很大） 干涉条纹特征 ： （3）已知?可求出 R： 干涉环半径： （2）相邻两暗环的间隔 可见：干涉环中心疏、外缘密。 （4）已知R可求? 愈往边缘，条纹级别愈高。 （1） 与等倾干涉 的本质区别 （5）透射光与之互补 牛顿环 3. 等厚条纹的应用 * 劈尖的应用 测 波 长：已知?、n，测l可得? 测折射率：已知?、?，测l可得n 测细小直径、厚度、微小变化 ?h 待测块规 ? 标准块规 玻璃 测表面平行度 等厚条纹 待测工件 标准件 动画 三、时间、空间相干性 原子发光是间歇性的，每个波列持续的时间 理论证明： 相干长度 恰好能相干的情形 1. 时间相干性 普通光源的相干长度： 可达几百公里 激光的相干长度 ： 相干长度 相干长度 102~103 4×104 ~10-6 ~10-8 632.8 632.8（稳频） He-Ne激光器 0.03 9×10-3 514.5 Ar+激光器 0.3 7×10-4 441.6 He-Cd激光器 0.2 0.75 5.5×10-3 4.9×10-4 605.7 605.7(低温) 86Kr灯 6×10-6 5 546.1 Hg灯 相干长度L(m) 波长范围 中心波长 光源 几种常用光源的时间相干性 2. 空间相干性 光源宽度对干涉条纹对比度的影响 设光源宽度为b B D I 非相干叠加 ON OM OL b/2 d /2 L M N S1 S2 ?x +1L OL -1N x I 合成光强 ON OM =D?/d 当ON与 OM 的第一级极小重合时，干涉条纹消失，总光强均匀分布。 干涉条纹刚好消失对应 的光源宽度b0 ，称为光源 的极限宽度。 * 第五篇 波动光学 前言 光现象研究发展史 公元前400年 《墨经》： 光的几何性质记录 公元前300~400年 欧几里德： 光的直线传播 开普勒（德）：光照、光疏密性质、全反射 1621年 斯涅尔（荷）：折射定律 1655年 格拉马蒂（意）：衍射、薄膜干涉现象