第8章 波动光学2.ppt

8-3 分振幅干涉 2）牛顿环 A--曲率半径很大的凸透镜 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！ 2、牛顿环Newton ring (等厚干涉特例) 空气薄层中，任一厚度e处上下表面反射光的干涉条件： 略去e2 各级明、暗干涉条纹的半径： e=0, 两反射光的光程差?=?/2，为暗斑。 薄膜干涉 * 利用薄膜上、下两个表面对入射光的反射(或折射)，可在反射方向(或透射方向)获得相干光束。 一、等倾干涉 在一均匀透明介质n1中 放入上下表面平行,厚度 为e 的均匀介质 n2(n1) 等倾干涉条纹 a1 a2 a 分振幅干涉实际是很多束强度不等的平行光的干涉 a1 a2 a 光线a2与光线 a1的光程差为： 半波损失 由折射定律和几何 关系可得出： 干涉条件 薄膜 a a1 a2 n1 n2 n3 附加光程差的确定 满足n1n2n3(或n1 n2 n3) 满足n1n2n3(或n1 n2 n3) ?产生附加光程差 ?不存在附加光程差 垂直入射时： a. 对于透射光： 讨论： { = 明纹 暗纹 明暗纹公式： 对同样的入射光来说,当反射方向干涉加强时，在透射方向就干涉减弱。 a1 a2 a 相同入射角的光线对应于同一级干涉条纹，这种干涉叫等倾干涉。 b. 如e一定, 厚度相同的地方 对应同一级干涉条纹, 这种 干涉叫等厚干涉。 c. 如入射光的入射角 i 一定， a1 a2 a 垂直入射时： 薄膜 * * * S 1 S 2 S 3 单 色 光 源 e n 1 n 2 n 1 n 2 n 1 屏 透镜 半透半反的玻璃 （调节入射角） 扩展光源照射下的薄膜干涉 扩展光源：发光面积较大,光线出射方向(波矢量)极多，或者说它的空间频谱极宽，相干面积极小，也就是空间相干性极差。 薄膜 * * * S 1 S 2 S 3 单 色 光 源 e n 1 n 2 n 1 n 2 n 1 屏 透镜 半透半反的玻璃 薄膜 * * * S 1 S 2 S 3 单 色 光 源 e n 1 n 2 n 1 n 2 n 1 屏 透镜 薄膜 半透半反的玻璃 * * * S 1 S 2 S 3 单 色 光 源 e n 1 n 2 n 1 n 2 n 1 屏 薄膜 透镜 半透半反的玻璃 * * * S 1 S 2 S 3 单 色 光 源 e n 1 n 2 n 1 n 2 n 1 等倾干涉 条纹 屏 薄膜 透镜 干涉成因： 薄膜 透镜 扩展 光源 “1” “2” “3” “4” 屏 干涉级次决定于入射光的入射角。 对于不同倾角的光入射： 可以看出： 入射角 越小， 光程差越大, 条纹越在中心， 干涉级越大。 (kci大中小) { = 明纹 暗纹 干涉公式： r 结论： 1）不同的入射角的光线 对应着不同干涉级 的条纹，倾角相 同的光线产生相同干涉级条纹（等倾干涉）。 2）入射角越小，光程差越大；即越靠近中心，干涉 级越高。 讨论： 1）若膜厚发生变化： 明纹 盯住某条明纹，即k固定、 ?不变， 条纹向里收缩（中心明暗交替变化） e 减小，要求 减小， 当膜厚增加时： 盯住某条明纹，?不变， 条纹向外扩 e增加，要求 增大， 当膜厚减小时： A、不变；B、条纹内缩； C、条纹外冒 膜的厚度e 一定时，越靠近中心处，i 越小，γ越小，光程差越大，条纹级次越高。 膜的厚度e 增大时，条纹外冒，中心处明暗交替。 膜的厚度e 减小时，条纹内缩，中心处明暗交替。 明纹 条件： 问题: 薄膜厚度 e 连续增加干涉条纹有何变化？ 2）如光源由不同频率组成，则将出现彩色条纹。 若白光入射： 从里向外，依次由红到紫的彩色条纹。 明纹 一定， 大， 大， 大 小，条纹靠中心 3）等倾干涉定域在无限远，只能通过透镜或将眼调到 聚焦无限远才能看到. 三、分振幅干涉的应用 增透膜-----利用薄膜干涉使反射光相消，透射光加强。 增反膜-----用薄膜干涉使透射光相消，反射光加强。 一层增透膜只能使某种波长的反射光达到极小 薄膜 a a1 a2 n1 n2 n3 （n1 n2 n3) 垂直入射时，反射光相消条件： 解：因为 ，所以反射光 经历两次半波损失。反射光相干相 消的条件是： 问：若反射光相消干涉的条件中 取 k=1（k可取0），膜的厚度为多少？ 此增透膜在可见光范围内有没有增反？ 例 照相机镜头n3=1.5, 其上涂一层 n2=1.38的氟化镁 增透