第14次课薄膜干涉0312级大学物理概述.ppt

第14章 光的干涉 14.1 相干光及其获得 14.2 光程 光程差 14.3 分割波面法产生的光的干涉 14.4 分割振幅法产生的光的干涉 14.5 迈克尔逊干涉仪 14.3 分割波面法产生的光的干涉 一.杨氏双缝干涉 §14-4 分割振幅法产生的光的干涉 一. 薄膜干涉（最典型） 2.增透与增反 问题：组合透镜中，反射光能损失20％左右 解决办法：在透镜表面镀膜 例1.牛顿环的R＝4.5m，第k级暗环半径 第k+5级暗环半径 例2.　将平面玻璃片覆在平凹柱面透镜的凹面上 1)若单色平行光垂直照射，从反射光中观察现象，试说明干涉条纹的形状及其分布情况； 14-5 迈克尔逊干涉仪 一.构造及光路图 复习： 第十四章 预习： 15-1，2 作业： 练习十四 *14-6 时间相干性和空间相干性 (Temporal Coherence and Spatial Coherence ) 一.干涉条纹的可见度 * * 14.6 干涉条纹的可见度 时间相干性与空间相干性 二.菲涅尔双面镜 三.洛埃镜实验 明暗纹位置 干涉条纹的间距 二. 等厚干涉 1.劈尖干涉 条纹为平行于棱边明暗相间等间隔的直条纹，棱边处(e=0)为暗纹 增反： 增透(减反)： 可由此波长推出要镀膜的厚度 ？思考：计算光程差时，什么情况下要加上 A--曲率半径很大的凸透镜 1)装置： B--平面光学玻璃 A B 干涉图样： 半反 射镜 显 微 镜 r 随着r的增加而变密！ 3. 牛顿环 R O R O’ 垂直入射时的干涉条件 明纹…(1) 暗纹…(2) n=1 n2 = 1 2)定量分析 O R O’ n=1 明纹…(1) 暗纹…(2) 明环 暗环 代入（1）、（2）式： ① r = 0 的地方，是零级暗纹； ② 条纹不是等间距的，越外越小 明环 暗环 3)讨论： ③ 白光入射时将出现 由紫到红的彩色条纹 明环 暗环 3)讨论： ① r = 0 的地方，是零级暗纹； ② 条纹不是等间距的，越外越小 ④ 中间填充介质，仍有一条光线有半波损失 (1)测量光波长； (2)检查平面玻璃是否平坦， 凹透镜的曲率是否付合要求 4)应用： 被检体 被检体 被检体 被检体 标准透镜 求：入射光波长及 条纹级数 k = ? 2)当照射光波长 时，平凹透镜中央 A 处是暗的，然后连续改变照射光波波长直到波长变为 时，A处又重新变暗， 求A处平面玻璃片和柱面之间空气隙的高度 S 透镜 半涂银镜 补偿透镜 反射镜 眼或望远镜 M1 M2 G1 G2 L E M’1 光源 E S M1 M2 G1 G2 L 当M1移动半个波长时 光程差改变一个波长 视场中将看到 一条条纹移过 当视场中看到N条条纹移过时，M1平移的距离为： 二.干涉原理 ? 测量微小长度的变化 ? 测量光波波长 ③ 测折射率 n 另外，根据迈克尔逊干涉仪原理发展出了多种适合不同要求的光学干涉仪。如： 显微干涉仪(测定表面光洁度) 法布里-珀罗干涉仪(测定光谱线波长) 气体检测干涉仪测矿井瓦斯或潜水艇中CO2含量 还有泰曼干涉仪、马赫-曾德尔干涉仪等 三.应用 历史上迈克尔逊曾用此干 涉仪测定红隔线的波长： 150C.1atm的干燥空气中 1927年国际会议规定： 1983年国际17届计量 会议规定： 1960年国际会议规定： 光速 E S M1 M2 G1 G2 L 解： 例：迈克尔逊干涉仪两臂中分别加入20cm长的玻璃管，一个抽成真空，一个充以一个大气压的氩气，今以汞光线（?=546nm）入射干涉仪，如将氩气抽出, 发现干涉仪中条纹移动了205条, 求氩气的折射率。 S1 S2 d D X O 1.单色光入射时，只能在中央条纹附近看到 有限的为数不多的 几条干涉条纹 2）单缝或双缝宽度 增大时，干涉条纹 变得模糊起来 S1 S2 d D X O 为什么？ 1）光的干涉除满足同频率、同振动方向、 相位差恒定以外，还要满足： 光程差：? ? L (相干长度) 光源线度： 2）光的时间相干性是考虑光波纵向传播的 相干性问题；光的空间相干性是考虑光的 横向传播的相干性问题。 时间相干性 空间相干性 2. 可见度： 二. 时间相干性 X O S1 S2 d D 指由原子一次发光所持续的时间来确定的光的 相干性问题- 原子发光时间越长，观察到清楚的 干涉条纹就越多，时间相干性就越好。 1)两波列的光程差为零 可产生相干叠加 X O S1 S2 d D 2)两波列的光程差较小，小于波列长度 能参与产生相干叠