第3章光的干涉1报告.ppt

　 一.光程 　 §3-4 薄膜干涉---等倾条纹 三、应用 1.增透膜 (1)测长度微小变化 (2)检查光学平面的缺陷 Review 例1、在杨氏双缝实验中，用折射率n=1.58的透明薄膜盖在上缝上，并用λ=6.328?10－7m的光照射，发现中央明纹向上移动了5条，求薄膜厚度 解：P点为放入薄膜后中央明纹的位置 又因P点是未放薄膜时第N级的位置 可得： 另解： 光程差每改变一个?，条纹移动一条 因r2光程未变，r1改变了(n-1)x 明纹 暗纹 其中 杨氏双缝干涉 Review 相邻两明(或暗)纹的间距 光程与光程差 光程：光在某一媒质中走过的几何路程 r与该媒质折射率 n的乘积 nr 意义： 将媒质中的路程折算成真空中的路程，便于比较 光程差：两光程之差 透镜不产生附加光程差 一.反射光干涉 光程差 1. 干涉原理 根据折射定律 暗条纹 明条纹 ----等倾干涉 由 知，光程差是入射角的函数即光源不同位置发出的光，只要倾角相同，均对应同一干涉级k 1) 倾角相同的光线形成的干涉光光强相同。 2) 所有的平行光汇聚在透镜焦平面上的同一点。使条纹的对比度更高。 3) 透镜正放，焦面上条纹是一组同心圆。 2、等倾干涉的特点 薄膜 反射板 透镜 屏幕 4) e 增大，则 k 增大，圆环中心处有圆环冒出； e 减小，则 k 减小，圆环中心处有圆环吞入 5) 垂直入射时有: i1=0 ----明 ----暗 这里要注意有无半波损失 二、透射光干涉 光程差 透射光明、暗纹条件 ----明 ----暗 反射光和透射光互补，反射光干涉加强时，透射光干涉减弱 例 在白光下，观察一层折射率为 1.30的薄油膜，若观察方向与油膜表面法线成300角时，可看到油膜呈蓝色(波长为480nm), 试求油膜的最小厚度，如果从法向观察，反射光呈什么颜色? 解: 需考虑半波损失。根据明纹条件 k=1时有 从法向观察，i=0: k=1时： ----绿色光 k=2时： ----紫外光，不可见 玻璃 MgF2 光在膜的上下表面反射时都有半波损失 反射光干涉相消时有 膜的最小厚度为 ----此时透射光增强 或 ----光学厚度 即光学厚度为某一波长的1/4时， 则膜为该波长的增透膜 2.高反射膜 光在每层膜的上下表面反射时只有一个面有半波损失 第一层 最小光学厚度为 第二层 最小光学厚度为 即每层膜的光学厚度都为?/4时，可得到该波长的高反射膜 镜头颜色为什么发紫? 一、 劈尖干涉 d ? n A n? n? ( 设n n? ) 反射光2 反射光1 S * ? 单色平行光 · 1 2 1、2两束反射光来自 同一束入射光，它们 可以产生干涉 。 通常让光线几乎垂直入射 §3-5 劈尖干涉 ---等厚干涉 劈尖——夹角很小的两个平面所构成的薄膜 设单色平行光线在A点处入射，膜厚为d ， 在 n,? 定了以后, ? 只是厚度 d 的函数。 ? 反射光1 ? 单色平行光垂直入射 d n? n? n · A 反射光2 (设n n? ) 一个厚度d， 对应着一个光程差?， 对应着一个条纹——等厚条纹。 反射光1,2叠加 要不要考虑半波损失？ 在此问题中，棱边处 是亮纹还是暗纹？ 亮纹 暗纹 dk dk+1 （答：暗纹） 相邻两条亮纹对应的厚度dk ,dk+1相差多大？ 亮纹与暗纹等间距地相间排列。 条纹间距 条纹间距 明纹 暗纹 条纹分得更开，更好测量。 相邻两明(或暗)纹对应劈尖的厚度差 对空气劈 对空气层：平移 距离时有一条条纹移过 劈尖上表面向上平移 干涉条纹间距不变，条纹向棱边移动 条纹向相反方向移动 劈尖上表面向下平移 受热膨胀 干涉条纹移动 玻璃板向上平移 条纹整体移 ?l 改变 ?h 条纹偏向膜（空气）厚部 表示平面上有凸起。 平面上有凹坑。 等厚干涉的应用 1.反射光干涉 薄膜干涉---等倾条纹 P L D C 3 4 E 5 A 1 B 2 2.透射光干涉 垂直入射时有: i=0 ? ? d n? n? n · A (n n? ) 劈尖干涉---等厚干涉 相邻两明(或暗)纹对应劈尖的厚度差 条纹间距 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λ=589.3nm的光垂直入射,观察到7条明纹,问d=? (已知Si: n1=3.42，SiO2: n2=1.50). 解：上下面都有半波损失 SiO2 Si 因棱边处对应于k=0，故d处明纹对应于k=6 平板玻璃 平凸透镜 二.牛顿环 在厚度为 d 处 ----明 ----暗 中心处(d =0)