《光学教程》第三章光的干涉.ppt

第三章 光的干涉 1. 光源 复色光：不同频率单色光的混合光称为复色光。 1. 光 程 薄膜上发生额外光程差的条件： 解 ： 1.讨论干涉条纹的移动，可跟踪屏幕上某一条纹(如零级亮条纹), 研究它的移动也就能了解干涉条纹的整体移动情况. 2.按题义，条纹上移20条， 20 级亮条纹现在出现在原第20 级亮条纹处，因而有 例1 在半导体元件生产中，为了测定硅片上SiO2薄膜的厚度，将该膜的一端腐蚀成劈尖状，已知SiO2 的折射率n =1.46，用波长? =5893埃的钠光照射后，观察到劈尖上出现9条暗纹，且第9条在劈尖斜坡上端点M处，Si的折射率为3.42。试求SiO2薄膜的厚度。 Si SiO2 O M 解：由暗纹条件 e = (2k+1)? /4n ?= 2ne = (2k+1）? /2 (k=0,1,2…) 知,第9条暗纹对应于k=8,代入上式得 = 1.72(?m) 所以SiO2薄膜的厚度为1.72 ?m。 劈 尖 膜 例2 为了测量金属细丝的直径，把金属丝夹在两块平玻璃之间，形成劈尖，如图所示，如用单色光垂直照射 ，就得到等厚干涉条纹。测出干涉条纹的间距，就可以算出金属丝的直径。某次的测量结果为：单色光的波长? =589.3nm金属丝与劈间顶点间的距离L=28.880mm，30条明纹间得距离为4.295mm,求金属丝的直径D？ L D 劈 尖 膜 . S 分束镜M 显微镜 o 牛顿环 装置简图 平凸透镜 平晶 牛顿环：一束单色平行光垂直照射到此装置上时，所呈现的等厚 条纹是一组以接触点O为 中心的同心圆环。 3.牛顿环 3.1 牛顿环实验装置及光路 3.2 反射光光程差的计算 ? = 2e + ? /2 e A 牛顿环 1 2 3.3 牛顿环干涉条纹的特征 (1) 明暗条纹的判据 r R e 0 由几何关系可知 （R – e)2+r2=R2 R2 - 2Re + e2 + r2=R2 e = r2/2R 牛顿环 3.3 牛顿环干涉条纹的特征 k=0，r =0 中心是暗斑 牛顿环干涉条纹是一系列明暗相间的同心圆环。 牛顿环 内疏外密 牛顿环干涉是一系列明暗相间的、内疏外密的同心圆环。 牛顿环 4. 劈尖干涉的应用 测表面不平度 测波长：已知θ、n，测L可得λ 测折射率：已知θ、λ，测L可得n 测细小直径、厚度、微小变化 Δh 待测块规 λ 标准块规 平晶 等厚条纹 待测工件 平晶 劈尖应用 测透镜球面的半径R ： 测波长λ： 检验透镜球表面质量 标准验规 待测透镜 暗纹 ? 5. 牛顿环的应用 应用： 1. 迈克耳孙干涉仪 M?1 2? 2 1 1? S M2 M1 G1 G2 E 半透 半反膜 §3-6 迈克耳逊干涉仪 1.1 构造与光路示意图 迈克耳逊 1.2 工作原理 光束2′和1′发生干涉 若M??1、M2平行 ? 等倾条纹 S M2 M1 G1 G2 M?1 2? 2 1 1? 迈克耳孙干涉仪 等倾条纹 1.2 工作原理 光束2′和1′发生干涉 若M??1、M2平行 ? 等倾条纹 若M??1、M2有小夹角 ? 等厚条纹 S M2 M1 G1 G2 M?1 2? 2 1 1? 各种干涉条纹及M?1，M2相应位置如下图示： 迈克耳孙干涉仪  ? 各种干涉条纹及M?1，M2相应位置如右图所示： 迈克耳孙干涉仪 M M 1 2 迈克耳孙干涉仪 M M 1 2 迈克耳孙干涉仪 M M 1 2 迈克耳孙干涉仪 M M 1 2 迈克耳孙干涉仪 M M 1 2 迈克耳孙干涉仪 1 M M 1 2 迈克耳孙干涉仪 1 M M 1 2 迈克耳孙干涉仪 1 M M 1 2 迈克耳孙干涉仪 1 M M 1 2 迈克耳孙干涉仪 1 M M 1 2 迈克耳孙干涉仪 1 M M 1 2 迈克耳孙干涉仪 1 M M 1 2 迈克耳孙干涉仪 1 M M 1 2 迈克耳孙干涉仪 1 M M 1 2 迈克耳孙干涉仪 1 M M 1 2 迈克耳孙干涉仪 将 ?红 = 7600?， ?紫 = 4000?代入得 k=1.1 这一结果表明：在中央白色明纹两侧， 只有第一级彩色光谱是清晰可辨的。 由 xk红 = x(k+1)紫 的临界情况可得 因为 k只能取整数，所以应取 k=2 干涉明暗条纹的位置 将 ?红 = 7600?， ?紫 = 4000?代入得K=