11-3光程薄膜干涉.ppt

理学院 物理系 理学院 物理系 理学院 物理系 大学物理 §11-3 光程 薄膜干涉 理学院 物理系 理学院 物理系 大学物理 §11-3 光程 薄膜干涉 §11-3 光程 薄膜干涉 一、 光程 真空中 介质中 ? n─介质中波长 ? ─真空中波长 ※ 光在不同的介质中传播时,速度 u 不同(u=c/n)，波长 ? 也不同，但频率? 是不变的。 · · a b λ · · a b n λn 介质 * 光程：折射率n和几何路程L的乘积nL。 在介质中通过的几何路程L,相位变化为 在相同的时间内，光在介质中传播的路程折合为光在真空中传播的相应路程。 …… …… n1 n2 nm d1 d2 dm ? 光程 ? ( ni di ) * 二. 光程差△： [例] · S1 S2 r1 r2 d n p P : 相位差和光程差的关系： 干涉加强 干涉减弱 * 三. 透镜不引起附加的光程差 透镜不产生附加光程差，物点到象点各光线之间的光程差为零。——等光程性 光程1=光程2=光程3 光程1 光程2 光程3 A A′ 光程1=光程2 光程1 光程2 A A′ P P Q * n1 n2 n1 d M1 M2 S A 1 i 4 5 L P B r 2 3 C D i E r 四、薄膜干涉 2、3两束光来自同一束入射光，产生干涉。 n1n2 两束光的光程差 * 透射光4、5也有干涉现象，光程差 利用薄膜干涉可以测定波长或薄膜的厚度，还可提高或降低光学器件的透射率。 * n1 n2 n1 d M1 M2 S 1 4 5 2 3 n1n2 6 95 100 4.51 5 0.24 4.75 0.23 90.3 0.012 0.011 * 例 一油轮漏出的油(折射率n1=1.20)污染了某海域, 在海水(n2=1.30)表面形成一层薄薄的油污. (1)如果太阳正位于海域上空，一直升飞机的驾驶员从机上向正下方观察，他所正对的油层厚度为460 nm,则他将观察到油层呈什么颜色? (2)如果一潜水员潜入该区域水下，并向正上方观察，又将看到油层呈什么颜色？ * 解 (1) 绿色 已知 n1=1.20 n2=1.30 d=460 nm * (2)透射光的光程差 红光 紫光 紫红色 * 增透膜和增反膜 　　利用薄膜干涉可以提高光学器件 的透光率 . 增透膜 增反膜 能减少反射光强度而增加透射光强度的薄膜。 能减少透射光强度而增加反射光强度的薄膜。 * 2 3 玻璃 取 氟化镁为增透膜 　　例 为了增加透射率，求氟化镁膜的最小厚度．已知 空气n1=1.00，氟化镁 n2=1.38 ，?=550 nm 减弱 解 * 11-13 白光垂直照射到空气中一厚度为380 nm的肥皂膜上。设肥皂的折射率为1.32.试问该膜 的正面呈现什么颜色？背面呈现什么颜色？ 正面 解 红光 紫光 * 背面 绿光 * ＊五、等倾干涉 1. 点光源照明时的干涉条纹分析 L f P o r环 B d n1 n1 n 2 n1 i r A C D · · 2 1 S i 光束1、2的光程差： 得 · · · 折射定律 或 * 明纹 暗纹 倾角 i 相同的光线对应同一条干涉条纹 ——等倾条纹。 形状: 条纹特点: 一系列同心圆环 条纹间隔分布: 内疏外密 条纹级次分布: d一定时， 波长对条纹的影响: 膜厚变化时,条纹移动： * 等倾条纹照相和观察等倾条纹的实验装置如图所示 等倾条纹照相 i n M L S f 装置和光路 屏 * 2. 面光源照明时，干涉条纹的分析 i P i f o r环 e n? n? n n? 面光源 · · · 只要入射角i相同，都将汇聚在同一个干涉环上（非相干叠加） * 等倾干涉 * 理学院 物理系 理学院 物理系 理学院 物理系 大学物理 §11-3 光程 薄膜干涉 理学院 物理系 理学院 物理系 大学物理 §11-3 光程 薄膜干涉