波动光学光的干涉.pptVIP

§13-2 光波的物理图像 1. 试问(1)油滴与玻璃交界处是明条还是暗条?(2)油膜的最大厚度是多少?(3)若油滴逐渐滩开，条纹将如何变化? (油: n2=1.60, 玻璃: n3=1.50） [例5]在平面玻璃板上滴一滴油，用?=5760?的单色光垂直照射，从反射光中看到图示的干涉条纹。 解：(1)因n1n2，n2n3，所以要考虑半波损失 由暗纹条件 知： 交界处e=0对应于k=0的暗纹 (2)中心点为k=4的暗纹 (3)最外暗环逐渐向外扩大，中心点明暗交替变化，条纹级数逐渐减少 一. 仪器结构、光路 M?1 2 2? 1 1? 半透半反膜 补偿板 反射镜 反射镜 光源 观测装置 薄膜 S M2 M1 G1 G2 E 1. 工作原理： 光束2′和1′发生干涉 五.迈克尔逊干涉仪 设M1 ’’与M2之间的空气层厚度为d 讨论： (1)M1和M2严格垂直: 空气薄膜干涉 ——圆环 M2平移 ： M2移动?/2，有1条纹移过 ：干涉条纹移动数目 (2)M1和M2不严格垂直：空气劈干涉 M?1 2 2? 1 1? 薄膜 S M2 M1 G1 G2 E 测量光波波长 ? 2. 迈克耳孙干涉仪的应用 测量透明介质的厚度L或折射率n l n 光路1中插入待测介质， 由此可测折射率n 或厚度L 产生附加光程差： M1 1 若相应移过 N 个条纹， 则应有 1. 1. 干涉明暗条纹的位置 明纹 暗纹 其中 明纹 暗纹 讨论： (1)k=0的明纹：中央明纹， k=1, k=2,?：第一级, 第二级，?明纹 (2)相邻两明(或暗)纹的间距 ----明暗相间的等间隔条纹 明纹 暗纹 ?一定时 (3)白光照射： ----条纹变稀疏 d和D一定时 ----条纹变密集 中央明纹为白色，其它各级为彩色，内紫外红 d 或D ?x d 或D ?x ? ?x ? ?x 若 ，则 明纹光强 暗纹光强 (4)光强分布 ----I1、I2为两相干光单独在P点处的光强 思考: 相位差改变2p,干涉条纹移动?条 [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，发现移动了5条，问中央明纹向上还是向下移动？薄膜厚度为多少？ 解：中央明纹处光程差为零 设P点为放入薄膜后中央明纹的位置 放入薄膜后中央明纹向上移动 可得： 另解： 光程差每改变?，条纹移动1条 因r2光程未变，r1改变了(n-1)x 因P点是未放薄膜时第N级的位置 明纹 洛埃德镜 P M L 直射光光程 ？ 反射光光程 半波损失 结果与杨氏双缝实验相反! 光疏媒质： 较小的媒质 光疏 光密媒质 反射光的相位突变和附加光程差 光密媒质： 较大的媒质 n1 n2 反射波出现 π 相位的突变，即有附加的λ/2 的光程差，存在半波损失. 水膜在白光下 肥皂泡玩过吗? 蜻蜓翅膀在阳光下 白光下的油膜 三、薄膜干涉 光程差 (一) 等倾干涉 M 1. 反射光干涉 1 1’ 明、暗纹条件 ——暗纹 ——明纹 讨论： ——等倾干涉 (1)由 知，光程差是入射角的函数，只要倾角 i 相同，均对应同一干涉级k (2)等倾干涉条纹： 圆环分布内疏外密 明暗相间的同心圆环 半径大的圆环对应的 i 大，而干涉级 k 低 (3) e 增大，则 k 增大，圆环中心处有圆环冒出； 反之，则圆环中心处有圆环吞入 (4)垂直入射时有 ——明 ——暗 2. 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2]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 30o 角时，可看到油膜呈蓝色(波长为 480nm)，试求油膜的最小厚度。若从法向观察，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 从法向观察，i=0: k=1时： k=2时： ——绿色光 ——紫外光，不可见 形状： 条纹的特点： 一系列同心圆环 条纹间隔分布： 内疏外密 条纹级次分布： 内高外低 波长对条纹的影响： 膜变厚，环纹扩大： 圆环中心有圆环冒出 即：同一干涉级次，长波在内 短 波在外 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，即透射光增强时: 膜最小厚度 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. 3、应用 增透膜 1.劈尖干涉 设光垂直入射 棱边处(e=0)，对应 k =0的暗纹 光程差 ----明 ----暗 (二) 等厚干涉 介质劈 i A B 对空气劈，光程差 (1)每级明或暗条纹与一定的膜厚 e