1-4劈尖牛顿环干涉.ppt

* 第1章 光的干涉 1－4 劈尖 牛顿环 * 影响薄膜干涉条纹的几种因素： 由明纹公式； (1) 理想平行薄膜 平行薄膜上形成某一级（条）干涉明纹. (2) 当；i ? c，等倾角干涉. 平行薄膜上形成 k 级（k条）等倾角的干涉明纹. 使用单色面光源；如图： d n s 两反射光的明纹公式： 薄膜上产生k 级（k条）等倾角的干涉明（暗）纹. * 薄膜等倾干涉 或 干涉条纹的干级决定于入射光的入射角的干涉. 干涉成因： r 薄膜 透镜 扩展 光源 “1” “2” “3” “4” 光线“1”、“2” 不是相干光！ 屏 r 结论： 1）不同的入射角的光线 对应着不同干涉级 的 条纹，倾角相 同的光 线产生相同干涉级条纹（等倾干涉）. 2）入射角越小，光程差越大；即越靠近中心，干 级越高. S M 劈尖角 一、 等厚干涉1 — 劈 尖形薄膜干涉： （i = 0） 明纹 暗纹 劈尖干涉 （明纹） （暗纹） 讨论 1）劈棱； 为暗纹. 2）各级明、暗条纹； 4）条纹间距（明纹或暗纹）； 3）相邻明纹（暗纹）间的厚度差； 5）条纹数量；（数量很多时） L θ D n b N Δd b 每一条 纹对应劈尖 内的一个厚 度，当此厚 度位置改变 时，对应的 条纹随之移 动. 6 ）干涉条纹的移动； 注意：在膜上选一条纹（明、暗）为参照，当该点膜厚变化 λ/2 时，有一条相邻明或暗纹移过该点. 例 1 有一玻璃劈尖 , 放在空气中 , 劈尖夹角 , 用波长 的单色光垂直入射时 , 测得干涉条纹的宽度 , 求 这玻璃的 折射率. 解 等厚干涉光程差公式: 当: i = 0 . 干涉条件: k=1.2.3….（k 级明纹） k=0.1.2….（k 级暗纹） 条纹特点: 等间隔,等宽度,平行直条纹. 条纹变化因素: (1) 厚度变化使得条纹移动. (2) 介质使得条纹移动变化. 小结 例2：如图；用λ=500nm的单色光垂直照射劈尖，劈尖 由空气到充满n=1.40的液体前后，距劈棱 数起第5条明纹移动多少？ λ=500nm 解：由 L e k=5 2）测膜厚 1）干涉膨胀仪 劈尖干涉的应用 空气 3）检验光学元件表面的平整度 4）测细丝的直径 *关于检验光学元件表面的平整度的讨论： 条纹为什么这样弯曲？ a h ek ek+1 二、等厚干涉2 — 牛顿环干涉： （i = 0） 由一块平板玻璃和一平凸透镜组成 光程差 空气层 牛顿环干涉实验装置 牛顿环干涉图样 显微镜 S L M半透半反镜 T R 光程差 明纹 暗纹 r d 暗环半径 明环半径 1）从反射光中观测，中心点是暗点还是亮点？ 从透射光中观测，中心点是暗点还是亮点？ 2）属于等厚干涉，条纹间距不等，为什么？ 3）将牛顿环置于 的液体中，条纹如何变？ 暗环半径 明环半径 讨论 暗环半径 明环半径 4）应用例子:可以用来测量光波波长，用于检测透镜质量，曲率半径等. 工 件 标 准 件 测量透镜的曲率半径 例2 用氦氖激光器发出的波长为633nm的单色光做牛顿环实验，测得第个 k 暗环的半径为5.63mm , 第 k+5 暗环的半径为7.96mm，求平凸透镜的曲率半径R. 解 S L 例3 如图所示为测量油膜折射率的实验装置 , 在平面玻璃片G上放一油滴，并展开成圆形油膜，在波长 的单色光垂直入射下，从反射光中可观察到油膜所形成的干涉条纹 . 已知玻璃的折射率， 问：当油膜中心最高点与玻璃片的上表面相距 时，干涉条纹如何分布？可见明纹的条数及各明纹处膜厚 ? 中心点的明暗程度如何 ? 若油膜展开条纹如何变化? , 油膜的折射率 G