1-光的干涉.ppt

（1）劈尖棱处是一个暗条纹； 条纹特征 （2）劈尖干涉的图样是一些平行于棱的等间距直条纹 五、分振幅法产生的干涉 ------薄膜干涉 1. 劈尖干涉 （一） 等厚干涉 光程差 路径不同的光程差？ 附加光程差 n 1. 劈尖干涉 设光垂直入射 介质劈 半波损失 半波损失的光程差？ 光垂直入射 光程差 棱边处（e = 0），对应 k = 0 的暗纹 干涉加强或减弱条件： n 介质劈 半波损失 对空气劈 空气劈 明纹条件 相邻两明纹（或暗纹）对应劈尖的厚度差 空气劈，光程差为 ek ek+1 ① ? = ?(e)，光程差是介质厚度的函数，对于同一级条纹，具有相同的介质厚度 相邻两明纹（或暗纹）之间的距离 讨论： ----等厚干涉 ② 干涉条纹为平行于棱边的明暗相间的直条纹，介质劈尖的棱边（e =0）处有半波损失时形成暗纹 ? 变大时条纹变密，反之则变疏 ek ek+1 ③条纹的变化 夹角变大，条纹变密，条纹向左移动；夹角变小，条纹变宽，条纹向右移动； 劈尖上表面向上平移，干涉条纹间距不变，条纹向棱边移动；反之条纹向相反方向移动 对空气层：平移 ?/2 距离时有一条条纹移过 ④ 劈尖干涉的应用之一 —— 薄膜厚度的测量 l 薄膜厚度： d D n [例1] 为测定Si上的SiO2厚度d，可用化学方法将SiO2膜的一部分腐蚀成劈尖形。现用 ? = 589.3nm的光垂直入射，可在劈尖面上观察到7条明纹，且第7条明条纹恰好位于劈尖的最高处，试求d 。(已知Si: n1=3.42，SiO2: n2=1.50) 解：上下面都有半波损失 因棱边处对应于k = 0，故d处明纹对应于 k = 6 Si SiO2 ⑤ 劈尖干涉的应用之二 —— 检验工件平面的平整度 同一条纹上各点对应的空气层厚度相等 平 玻 璃 工 件 [例2] 利用劈尖干涉可对工件表面微小缺陷进行检验。当波长为?的单色光垂直入射时，观察到干涉条纹如图。问（1）不平处是凸的，还是凹的? （2）凹凸不平的高度为多少? 解：（1）等厚干涉，同一条纹上各点对应的空气层厚度相等 不平处是凸的 （2）由相似三角形关系得 条纹特征 （1） 以接触点O为中心的一组中间疏边缘密同心圆环 （2）若接触良好，中央为暗纹——半波损失 （3） 中心为零级暗环，由中心向外，干涉级次k 增大 2. 牛顿环 在厚度为 e 处 中心处（e =0）: 对应 k = 0 的暗纹 平凸透镜 平板玻璃 光程差 干涉加强或减弱条件 讨论： ①光程差由厚度 e 决定 ----等厚干涉 ②厚度相同的点是一系列以0为中心的同心圆环，因此干涉条纹是一系列同心圆环 ----牛顿环 ③干涉环半径 又 明环半径 暗环半径 ----内疏外密 ④ 干涉条纹的变化 透镜曲率半径变小时，干涉条纹变密 平凸透镜向上平移时，中心处圆环吞入；反之则圆环冒出 对空气层：平移 ?/2 距离时有一条条纹吞（吐） ⑤ 可用于检验透镜质量 若牛顿环不出现，如图(a)，则说明两者完全密合，即达到标准值要求； 若产生牛顿环，如图(b)(c)，则说明被测件曲率半径大于或小于标准值； 圆环条纹越多，说明误差越大；若条纹不圆，说明曲率半径不均匀； 用手轻压样板，若条纹向边缘扩展，说明零级条纹在中心，则被测件曲率半径小于标准值，如图（b）；若条纹向中心收缩，说明零级条纹在边缘，则被测件曲率半径大于标准值，如图（c）。 研究光的干涉的一般思路： 找两束相干光 ? 列出光程差的具体表达式（在界面反射时要考虑有无半波损失） ? 根据干涉条件确定明、暗条纹的位置 ? 分析条纹分布特征 [例3] 在平面玻璃板上滴一滴油，由于油对玻璃的浸润性较好，形成了如图所示的平凸状油膜。现用 ? = 576nm 的单色光垂直照射该油膜，从反射光中看到如图所示的干涉条纹。试问： （1）油滴与玻璃交界处是明纹还是暗纹？ （2）油膜的最大厚度是多少? （3）若油滴逐渐摊开，条纹将如何变化? （油： n2 = 1.60 ，玻璃： n3 = 1.50） [例3] 在平面玻璃板上滴一滴油，用 ? = 576nm的单色光垂直照射，从反射光中看到图示的干涉条纹。试问： （1）油滴与玻璃交界处是明纹还是暗纹? （2）油膜的最大厚度是多少? （3）若油滴逐渐摊开，条纹将如何变化? （油： n2 = 1.60 ，玻璃： n3 = 1.50） 解： 由暗纹条件 知：交界处e=0对应于k=0的暗纹 （1）因n1n2，n2n3 存在半波损失的附加光程差 中心点为k=4的暗纹 光程差 中心点为 k = 4 的暗纹 （3）若油滴逐渐摊开，油膜边缘向外扩展，油膜变薄，且中心点处油膜厚度减小 （2） 条纹级数逐渐减少，最外暗环逐渐向外扩大，中心点明暗交替变化，且级次逐渐