21牛顿环迈克尔逊干涉仪光的衍射惠-菲原理精读.ppt

§13.5 薄膜干涉 一. 等厚干涉 两条光线的光程差 光线垂直入射 3. 牛顿环 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 由一块平板玻璃和一平凸透镜组成 R 明纹 暗纹 r d 光程差 暗环半径 明环半径 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？ 暗环半径 明环半径 讨论 3 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。 样板 待测 透镜 条纹 ? 薄膜厚度线性增长，条纹等间距；薄膜厚度非线性增长，条纹不等间距。 暗纹 ? 标准验规 待测透镜 暗纹 ? 标准验规 待测透镜 ●如何区分如下两种情况? 条纹向中间收缩 被测件曲率半径大于标准值 条纹向边缘扩展 被测件曲率半径小于标准值 4 将牛顿环置于 n液 1 的液体中，条纹如何变化？ 明纹 暗纹 明环半径 暗环半径 由于 n液 1 ，条纹变密。 例 平凸透镜上（下）移动，将引起条纹如何变化？ d 平凸透镜向上移动，将引起条纹向中心收缩； 平凸透镜向下移动，将引起条纹向外扩张。 中心处明暗交替变化。 §13.6 迈克耳逊干涉仪 一 迈克耳孙干涉仪光路及结构 单色光源 反射镜 反射镜 与 成 角 补偿板 分光板 移动导轨 反射镜 反射镜 单色光源 光程差 的像 1. 若M1、M2垂直 发散光入射等倾条纹 当 不垂直于 时，可形成劈尖型等厚干涉条纹 反射镜 反射镜 单色光源 2. 若M1、M2有小夹角 平行光入射 等厚条纹 3. 微小位移的测量 若M1平移?d 时，干涉条纹移过 N 条，则有 十字叉丝 等厚条纹 在M2前插入n 1.632的玻璃片，可观察到150条条纹移动，已知 ? 500nm。 解 例 因插入玻璃片引起光程差改变（注意：光线两次经玻璃片） 玻璃片厚度 t 求 五. 应用 1. 微小位移测量 2. 测波长 四. 时间相干性 两光束产生干涉效应的最大光程差称为相干长度,与相干长度对应的光传播时间称为相干时间 相干长度 L 和谱线宽度 ?? 之间的关系为 §13.7 惠更斯—菲涅耳原理 一. 光的衍射现象 1. 现象 衍射屏 观察屏 2. 衍射 光在传播过程中绕过障碍物的边缘而偏离直线传播的现象 衍射现象是否明显取决于障碍物线度与波长的对比，波长越大，障碍物越小，衍射越明显。 说明 光源 剃须刀边缘衍射 二. 惠更斯—菲涅耳原理 同一波前上的各点发出的都是相干次波。 设波面S，初相为零，t 时刻其上面元 ds 在P点引起的振动为 各次波在空间某点的相干叠加，就决定了该点波的强度。 1. 原理内容 2. 原理数学表达 取决于波面上ds处的波强度, 为倾斜因子。 ? ? 说明 2 对于一般衍射问题，用积分计算相当复杂，实际中常用半波带法和振幅矢量法分析。 1 惠更斯—菲涅耳原理在惠更斯原理的基础上给出了次波源在传播过程中的振幅变化及位相关系。