光学_3课件.pptVIP

第14章 波动光学 * * n0 n/ n/ 实验装置：在平板玻璃 B 上放一曲率半径很大的平凸透镜 A ，A、B 之间形成一空气薄膜——即为干涉薄膜 如何获得相干光 ——分振幅法（同劈尖干涉） P Q A B o a a1 a2 d ※近似处理： ∴可近似认为a a1 a2 均 垂直于上、下表面 四. 牛顿环——垂直入射等厚干涉例三 2. 条纹形状及位置 位置——空气薄膜上（下）表面 形状——同一厚度处对应同一级条纹，所以条纹是以接触点o为中心的一组明暗相间的“同心”圆环 3. 定量计算 注意k 的取值 P Q A B o a a1 a2 d 1°中心点 ，点 o 是一暗点 2°二相邻明纹对应的厚度差为 dk dk+1 l rk rk+1 同理：二相邻暗纹对应的厚度差 3°条纹间距 劈尖：q 处处相同，条纹等间距 q 牛顿环：q 不同，l 不同，圆环内疏外密 牛顿环条纹是一组以接触点为中心（暗点），明暗相间，内疏外密的“同心”圆环。 q q / dk dk+1 l rk rk+1 4°干涉圆环的半径 dk dk+1 l rk rk+1 代入干涉条件： 求得： 4. 透射光同样也发生干涉 透射光在下表面附近产生干涉条纹，但条纹的明暗和反射光干涉的结果相反，中心为一亮点。 5. A 平行上移 牛顿环整体上表现为明暗环向中心收缩，中心点明暗交替变化。 牛顿环整体上表现为明暗环向外部扩张，中心点明暗交替变化。 A 平行下移 A A 6. 对比劈尖、牛顿环： 相同点： 均为垂直入射的等厚干涉； 干涉条件相同； 条纹均在薄膜表面； 二相邻条纹对应的厚度差： 条纹间距： 不同点： 劈尖 ——q 处处相同，l 均匀，条纹是等间 距 的直线段；且位于同一平面内 牛顿环——q 处处不同，l 不同，条纹是内 疏的外密圆环；不在同一平面内 7. 牛顿环的应用 1°测透镜的曲率半径 2°测工件平整度 n1=1 n2=1.5 n3=1.8 工件上涂一层油 边缘处d =0 为k =0 级明纹 例：若出现3个明纹，且最厚处为一亮点，则k =2 厚度： k =2 k =1 k =0 3°定性观测样品与标准件曲率半径的差异（P211） §14.6 迈克耳逊干涉仪 光的干涉现象在科研、生产技术中有广泛的应用 如：精确测量微小长度； 检验金属表面的光洁度； 准确测定各种光谱线的波长（研究原子内部结构等） 根据不同的用途制成各种干涉仪（精密光学仪器） 其基本原理：条纹的位置、形状取决于二束相干光的光程差 下面介绍一典型的干涉仪——迈克耳逊干涉仪 （1970年获诺贝尔奖） 因此，光程差的任何微小变化都会引起干涉条纹的移动。 一. 迈克耳逊干涉仪 1. 结构及原理 M1、M2 为二精细磨光的平面反射镜。M2 固定，M1可微小移动。 G1——分光板 G2——补偿板，用于补偿光程 d M2 对银层形成虚像M2/，来自M2 的光可看成是从M2/ 处反射的，所以1、2 光的光程差可由M1 和M2/ 之间的距离定。 M1 和M2/ 之间形成一空气薄膜 1 光M1 反射→G1 → P 2 光穿过G1 →G2 → M2 →G2 → G1薄银层反射→ P 2. 关于干涉条纹的讨论（垂直入射等厚干涉） 1° M1 严格垂直M2 则M1// M2/ i =0，d 均匀，d = 2nd 无条纹 各材料的n 的取值使不存在半波损失项。 若 M1 和M2/ 重合，则d = 0——视场亮 移动 M1 ，移动 ，则 ——视场暗 M1 移动，则视场亮暗交替变化 d 2° M1 和M2 不严格垂直 则M1和M2/ 不严格平行， M1和M2/ 间形成一空气劈尖 i =0，d 不同，d = 2nd 在P 处观察到一组等厚干涉条纹：一组明暗相间的平行直条纹。 任何光程差的变化都会引起条纹的移动 数出条纹移动的数目N，可计算M1 平移的微小距离： （1） M1平移 →光程差d 变化l →引起干涉条纹移动一根 已知Dd 和移动条纹数N，可测l （2） 在 M1 和M2/ 之间放置厚为d 的介质片→ 引起d 的变化 Dd 加入介质片后，看准视场中心十字 若有一根条纹移动→ Dd = l 若有N 根条纹移动 → Dd = Nl 而： ∴若有N 根条纹移动，则： 可测介质片的厚度d 或n M1 M2/ d n 二. 相干长度 相干时间 实验指出：薄膜可以观察到干涉条纹；