第十章-光的干涉.ppt

10-7 薄膜干涉 例：波长为4000埃～7600埃的光正射在厚度为1.2×10－6 m，折射率为1.5的玻璃片上，从玻璃片反射的光中那些波长的光最强？ 解：由薄膜干涉相长的条件得 例：上题中，从垂直方向看去，相邻两条暗纹间距为1.4 mm，玻璃片长度17.9cm，纸厚0.036mm，求光波的波长。 解：如图，依题意有 由薄膜干涉相消条件得 §5 迈克耳逊干涉仪 0 (n1n2n3, n1n2n3) (n1n2n3, n1n2n3) ii）相邻明（暗）纹之间厚度差 k级明纹 k+1级明纹 相邻明纹厚度差 相邻暗纹厚度差 明纹与暗纹（相邻）之间厚度差 n1 n2 n3 S e 干涉条纹分布的特点： l ek ek+1 明纹 暗纹 劈棱 （适于平行光垂直入射） (1). 当有半波损失时，在劈棱 处为暗纹， 否则为一亮纹； (2). 干涉条纹是平行于棱边的直条纹 (3). 相邻明（暗）纹间距 (4). 楔角愈小，干涉条纹分布就愈稀疏 劈尖表面附近形成的是一系列与棱边平行的、明暗相间等距的直条纹。楔角愈小，干涉条纹分布就愈稀疏；当用白光照射时，将看到由劈尖边缘逐渐分开的彩色直条纹。 10-7-3 等厚干涉的应用举例 1.测量方面 （1）测薄膜厚度。 测某基板上镀膜厚度，先将其腐蚀为劈尖形，用单色光垂直照射，就可以计算薄膜厚度 薄膜 基板 波长为 的单色光垂直照射折射率为n2的劈尖，如图，设n1n2n3,从交棱o开始向右数，表面为第五条暗纹，求膜厚。 n1 n2 n3 明纹 暗纹 第5条暗纹 O 交棱o处，e=0，明纹 k=0 为第一条暗纹，…k=4为第五条暗纹 即： 尖劈夹角很小 ek+1 ek L d d L 纸 用测微显微镜测出L、 ，即可得到d n2=1 空气中 （2）测细丝直径（纸张的厚度） 被检体 被检体 被检体 被检体 ?检查光学元件表面质量： 上面一块光学 玻璃为标准件 被检体 被检体 标 准 角 规 标 准 角 规 被检体精度 符合要求 被检体精度 不符合要求 测量微小厚度变化： 薄膜厚度增加时，条纹下移，厚度减小时 条纹上移。 薄膜的 增加时，条纹下移， 减小时 条纹上移。 显然，从视场中移动了m个条纹，薄膜厚度改 变了： 条纹 从上 向棱 边移 动！ 条纹 从棱 边向 上移 动！ 厚度增加 厚度减小 C 应用举例：--干涉膨胀仪 装置 M C：铟钢作成的，热 膨胀极小； M：被检体。 原理： 温度增高?t时，数出条 纹移动的条数m，则： 样本增高 热膨胀系数： 相邻暗纹位置对应的厚度差为 所以光波波长为 答：光波波长为5.6×10－4mm。 q De hk 明纹 暗纹 q DL 明纹 暗纹 hk+1 0 S2 S1 二）菲涅尔双面镜 S M1 M2 r L M1 M2为夹角为 平面反射镜 10-3 分波阵面干涉法的其它实验 S2 S1 S M1 M2 r L 可以证明： M1 M2为夹角为 平面反射镜 三）洛埃镜实验 S1 S2 A B E F 平面反射镜 屏上光束来自两部分 1、由S1直射来的光 2、由反射镜M反射来的光（相当于由虚光源S2发出） S1 S2 E F 平面反射镜 此处总为暗纹， 说明光也产生 半波损失！ 将屏E移到靠近反射镜，发现O处出现暗条纹。但几何路程，S1O=S2O O 半波损失：当光由光疏媒质（n小）向光密媒质（n大）入射，反射光有 相位突变） （明纹） （暗纹） 什么条件下发生半波损失： 2）光是正入射（i=0）， 或掠入射（i=90o） n1 1）当光从光疏媒质进入光密媒质时，（从折射 率小的媒质进入折射率大的媒质）有“半波损 失” n2 n1 n2 正入射 掠入射 n1? n2 n1? n2 结论： 半波损失（当光由光疏媒质（n小）向光密 媒质（n大）入射，反射光有 相位突变） 与真空中通过nr 几何路程引起相差完全相同。 定义光程： S1 S2 d D X O l 10-6 光程与光程差 薄透镜的等光程性 S1 S2 d D X O l 可见采用光程的概念后，相当于把光在介质中的传播都折算成为光在真空中的传播，这样有了一个统一的客观尺度---光程，来计算光波在不同媒质中传播的两束光的光程差。 光程差 式中?0为真空中的波长 注意光程和几何路程是不同的两个概念， 一般情况下光程大于光通过的几何路程。 f H 焦点 A B C D E F G 1、平行光波前到达A、B、C、等点同相位，到达H点后，各光线光程相同，相差为0，干涉加强，即有 DH路程最短，但通过的玻璃最厚。 A E 2、光线斜入射通过透镜中心的光线不改变传播方向，在近轴