第十章-光的干涉.ppt

光学发展史简介 10-7 薄膜干涉 例：波长为4000埃～7600埃的光正射在厚度为1.2×10－6 m，折射率为1.5的玻璃片上，从玻璃片反射的光中那些波长的光最强？ 解：由薄膜干涉相长的条件得 例：上题中，从垂直方向看去，相邻两条暗纹间距为1.4 mm，玻璃长度17.9cm，纸厚0.036mm，求光波的波长。 解：如图，依题意有 由薄膜干涉相消条件得 §5 迈克耳逊干涉仪 e n1 n2 n3 B C A D 这两种情况称为反射条件相同，可以不考虑附加光程差。 e n1 n2 n3 B C A D 0 （当n1n2n3或n1n2n3） （当n1n2n3或n1n2n3） 这两种情况称为反射条件相同，可以不考虑附加光程差。 因而，光线b2与b1光程差为： 0 （当n1n2n3或n1n2n3） （当n1n2n3或n1n2n3） e n1 n2 n3 B C A D e n1 n2 n3 B C A D 红色虚线框表示可能存在也可能不存在 (1) 红色虚线框表示可能存在也可能不存在 4、我们仅讨论了b1b2两束光的相干情况，实际上还存在b3b4等，但振幅可忽略不计，设反射率为5%，则透射率为95%。 b2 b1 b3 5 4.5 0.011 95 100 4.75 0.238 0.012 90.5 5、透射光 、 的相干情况与反射光刚好相反，如果反射光加强，则透射光减弱。这是由能量守恒决定的。但透射两光的振幅相差甚远，因而干涉条纹模糊不清。 10-7-5 增透膜 增反膜 多层膜 k=0,可求出膜的最小厚度 这样的镜头在白光照射下呈现紫红色 玻璃 n3=1.55 氟化镁膜 n2=1.38 空气 n1=1. e 1、增透膜 。如在光学仪器（玻璃）表面上镀一层膜（如氟化镁），由于n1n2n3,设光线垂直入射，则 膜上下表面光程差为 2、高反膜 e1 e2 e3 n0=1 n1=2.32 n2=1.38 n3=2.32 n4=1.50 在玻璃表面镀有多层平行介质膜，且让折射率交替变化，各膜上下表面反射条件不同，因而光程差分别为： ne称为光学厚度。有些光学仪器表面镀膜达15层，反射率达99.6%。 从玻璃片反射的光中光最强的那些波长是 答：从玻璃片反射的光中光最强的那些波长是6545埃、5538埃、4800埃和4235埃。 一. 劈尖（劈形膜） 1. 劈尖:夹角很小的两个平面所构成的薄层 . S 分束镜M 显微镜 劈尖 装置简图 D G1 G2 2. 劈尖干涉的实验装置 10-7-2 等厚干涉 劈尖 ? d ? n? n? n · A 反射光2 反射光1 入射光(单色平行光垂直入射) (设n n? ) 入射角i固定（一般取i=0),e变，厚度相同的地方出现相同的干涉状态，等厚干涉。 n1 n2 n3 S e 0 (n1n2n3, n1n2n3) (n1n2n3, n1n2n3) 0 (n1n2n3, n1n2n3) (n1n2n3, n1n2n3) 暗纹 明纹 10-7-2 等厚干涉 劈尖 0 (n1n2n3, n1n2n3) (n1n2n3, n1n2n3) ii）相邻明（暗）纹之间厚度差 k级明纹 k+1级明纹 相邻明纹厚度差 相邻暗纹厚度差 明纹与暗纹（相邻）之间厚度差 n1 n2 n3 S e 干涉条纹分布的特点： l ek ek+1 明纹 暗纹 劈棱 （适于平行光垂直入射） (1). 当有半波损失时，在劈棱 处为暗纹， 否则为一亮纹； (2). 干涉条纹是平行于棱边的直条纹 (3). 相邻明（暗）纹间距 (4). 楔角愈小，干涉条纹分布就愈稀疏 劈尖表面附近形成的是一系列与棱边平行的、明暗相间等距的直条纹。楔角愈小，干涉条纹分布就愈稀疏；当用白光照射时，将看到由劈尖边缘逐渐分开的彩色直条纹。 10-7-3 等厚干涉的应用举例 1.测量方面 （1）测薄膜厚度。 测某基板上镀膜厚度，先将其腐蚀为劈尖形，用单色光垂直照射，就可以计算薄膜厚度 薄膜 基板 波长为 的单色光垂直照射折射率为n2的劈尖，如图，设n1n2n3,从交棱o开始向右数，表面为第五条暗纹，求膜厚。 n1 n2 n3 明纹 暗纹 第5条暗纹 O 交棱o处，e=0，明纹 k=0 为第一条暗纹，…k=4为第五条暗纹 即： 尖劈夹角很小 ek+1 ek L d d L 纸 用测微显微镜测出L、 ，即可得到d n2=1 空气中 （2）测细丝直径（纸张的厚度） 被检体 被检体 被检体 被检体 ?检查光学元件表面质量： 上面一块光学 玻璃为标准件 被检体 被检体 标 准 角 规 标 准 角 规 被检体精度 符合要求 被检体精度 不符合要求 测量微小厚度变化：