19.光干03概述.ppt

* * * * * * * 第4篇 光学 第20章 光的干涉 * * * * 复习上次内容： 1. 薄膜干涉： （分振幅法） ② ① P e ① ② 2. 等厚干涉： (1). 劈尖干涉： 等倾干涉 ★当e不变（均匀），i 变化，则 δ=δ（i），i 同形成同级条纹。 等厚干涉 ★当 i 不变时，则δ=δ（ e ），e 相同 则δ相同，在相同的位置形成同级条纹。 (2). 牛顿环： (a).相邻明（暗）纹厚度差： (b).由几何关系： 3. 分析半波损失项： e ① ② 2. 等厚干涉： 3. 增透膜与增反膜： 1. 劈尖干涉： 2. 牛顿环： ① e ② （明纹） （暗纹） ①②光干涉 暗纹 增透膜 增反膜 ①②光干涉 明纹 肥 皂 泡 油 膜 应用： 1. 增透膜： 减少反射光的损失。 多应用在：显微镜、照相机、望远镜的透镜等。 2. 增反膜：增加反射光的强度。 多应用在：眼镜、轿车玻璃、激光器谐振腔内反射镜等。 注意：对自然光：取中心波长 （黄绿光） 解： 思考：若 会得什么？为什么望远镜的镜片有的发红，有的发蓝？ [重点问题1] 增反膜和增透膜最小厚度的计算 垂直射到膜的表面，欲使反射光中 ?=550nm 的成分相消， 求：膜的最小厚度。 玻璃n3=1.5，镀MgF2 n2=1.38，放在空气中，白光 例题1： 一共镀了7→13层，反射率达99%。 注意： 光100%的 反射条件： 只有当： 才满足。 （1）①②光干涉满足明纹条件， （2）①②光的光强相等。（实际不相等） 例题2： 激光器谐振腔内反射镜 MgF2 ZnS 20.3 迈克尔逊干涉仪 一 .仪器结构： （固定） 分光板 补偿板 观察孔 二.仪器原理： 光干涉原理。 (1).当 时 等倾干涉 (2).当 不严格垂直 时 形成空气劈尖 等厚干涉 等厚空气膜 三.仪器的应用： 1. 测量微小长度： (1). 第一种方法： (2). 第二种方法： （可测不透明物体） 在光路上加透明物体 测厚度 （实际还可测 等） （固定） 观察孔 分光板 补偿板 2.检查光学元件光洁度： 方法： 在M2位置挂上待检光学元件，观察干涉条纹 可检查元件光洁度。如：平板玻璃、透镜等。 *讨论几个问题： （1）相干迭加的光强分布： 有两相干光波，振幅分 别为A1、A2合振幅为A。 则： 条纹明暗对比鲜明。 表面无缺陷 表面有缺陷 条纹明暗对比差。 （2）光源的非单色性对干涉条纹的影响： (a) 准单色光的谱线宽度： 单色光 准单色光 光强降到一半时曲线的宽度—— 谱线宽度 ?? (b) 准单色光双缝干涉条纹： 不同波长的叠加 —— 非相干叠加 —— 光强叠加 0 1 2 总光强曲线 x I (c) 相干长度： 第k 级 第k+1 级 重合 由于光源的非单色性， k 级以上条纹消失！ 双缝到第k 级明条 纹中心的光程差: 相干长度 根据波列的存在和迭加概念，相干长度等于波列长度。 即： 时间相干性 （空间相干性） 因为波列延续时间： 两束相干光到达空间某点产生干涉，其时差受到τ的限制。 该时差 （3）光源宽度对干涉的影响： 从普通光源不同部位发出的光是不相干的。因此在分波振 面的干涉中用点光源或缝光源。实际缝光源总有一定宽度。 原因： 缝宽可看成是并排许多线光源组成，这些线光源 彼此独立发光，不相干。每一 线光源都产生自己 的一套干涉条纹。 实验表明：光源宽度 ，则干涉条纹明暗对比下降，达 到一定程度干涉消失。 这些干涉条纹等间距彼此错开，并相互迭加。 当b宽到一定程度，使条纹错开一个条纹间距，则条纹消失。 分析中央明纹： （由光程差可得） 中心缝光源在中心形成中央明纹。 [本次课学习图解] 1.增透膜和增反膜： 2.麦克尔逊干涉仪： 薄膜干涉应用 (1).光路图和光程差 (2).最小厚度计算 (1).条件的应用 (2).镀膜最小厚度计算 [重点问题2] 麦克而逊干涉最小厚度的计算 例题3：用迈克尔逊干涉仪测量微小的位移，若入 射光波的波长λ＝6289埃，当动臂反射镜 移动时，干涉条纹移动了2048条，求反射 镜移动的距离。 解： 例题1： 如图已知： 求： 1.边缘是明纹还是暗纹？ 2.最多能看到多少暗环？ 解： 能看到4条暗环（包括0级）