大学物理学40第十四14-3 薄膜干涉14-4 迈克耳孙干涉仪 等倾干涉.pptVIP

第十四章 波动光学 物理学教程 （第二版） 广东海洋大学理学院教学课件 * 大学物理学电子教案 光的干涉（2） 14-3 薄膜干涉 14-4 迈克耳孙干涉仪 等倾干涉 复 习 光的干涉理论 杨氏干涉 实验装置 干涉条件 条纹特点 菲涅耳双面镜、洛埃镜、菲涅耳双棱镜 P L 一 薄膜干涉的光程差 D C 3 4 E 5 A 1 B 2 14-3 薄膜干涉 反射光的光程差 加 强 减 弱 P L D C 3 4 E 5 A 1 B 2 透射光的光程差 注意：透射光和反射光干涉具有互 补 性 ，符合能量守恒定律. 根据具体情况而定 P L D C 3 4 E 5 A 1 B 2 当光线垂直入射时 当 时 当 时 A B 二 透镜不引起附加的光程差 A B 焦平面 例1 在金属铝的表面，经常利用阳极氧化等方法形成一层透明的氧化铝 ( Al2 O3 ) 薄膜，其折射率n = 1.80.设一磨光的铝片表面形成了厚度d ＝ 250nm的透明氧化铝薄层，问在日光下观察，其表面呈现什么颜色？（设白光垂直照射到铝片上，铝的折射率小于氧化铝的折射率） 解： 1 2 d n 铝 表面呈橙红色 玻璃 氟化镁为增透膜 增透膜和增反膜 利用薄膜干涉可以提高光学器件的透光率 . 例 2 为了增加透射率 , 求氟化镁膜的最小厚度. 已知空气 , 氟化镁 , 2 3 解 减弱 取 则 （增强） S M 劈尖角 二 劈 尖 明纹 暗纹 （明纹） （暗纹） 劈尖干涉 讨论 1）劈尖 为暗纹. 3）条纹间距（明纹或暗纹） 2）相邻明纹（暗纹）间的厚度差 劈尖干涉 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. 4 ）干涉条纹的移动 2）测膜厚 1）干涉膨胀仪 劈尖干涉的应用 Si 空气 3）检验光学元件表面的平整度 4）测细丝的直径 例3 干涉热膨胀仪如图.石英圆柱环 B 其热膨胀系数 极小,环上放一块平板玻璃板 P，环内放置一上表面磨成稍微倾斜的柱形待测样品 R，于是 R 的上表面与 P 的下表面间形成楔形空气膜,用波长 的单色光垂直照射，即可看到彼此平行等距的等厚条纹.若将热膨胀仪加热，使之升温 , 于是在视场中某标志线上有 m 个干涉条纹移过. 证明样品的热膨胀系数 式中 l 为加热前样品的平均高度. 热膨胀系数 样品高度膨胀值 干 涉 膨 胀 仪 P R B 已知: 波长 , 样品高度 l , 升温 ,移过条纹数 m . 证明: 例：用波长为 的单色光垂直照射到空气劈尖 上，从反射光中观察干涉条纹，距顶点为 L 处是暗 纹，使劈尖角 连续变大，直到该处再次出现暗 条纹为止，求劈尖角的改变量 。 三 牛顿环 由一块平板玻璃和一平凸透镜组成 光程差 牛顿环实验装置 牛顿环干涉图样 显微镜 S L M半透半反镜 T R 光程差 明纹 暗纹 r d 暗环半径 明环半径 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 测量透镜的曲率半径 例4 用氦氖激光器发出的波长为633nm的单色光做牛顿环实验，测得第 k 个暗环的半径为5.63mm , 第 k+5 暗环的半径为7.96mm，求平凸透镜的曲率半径R. 解 　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 b 　　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 例 如图，用单色光垂直照射在观察牛顿环的装置上，当平凸透镜垂直 向上缓慢平移远离平面玻璃时 ，可以观察到这些环状干涉条纹 （1）向右平移； （2）向中心收缩； （3）向外扩张； （4）静止不动； （5）向左平移. 单色光源