光学干涉在科技、工业中的应用.pptVIP

* 寻找 的应用 光的干涉是光的波动性的表现。两束相干光波在空间相遇时形成干涉条纹，获得光干涉的装置有分振幅法和分波阵面法二种，典型的分振幅法干涉装置是牛顿环和劈尖装置。它们产生的干涉条纹亮度大。目前广泛应用于生产中，如测量光波波长，曲率半径，检测光学表面质量等。 图11-1 等厚干涉的形成 等厚干涉 如图11-1所示，玻璃板A和玻璃板B二者叠放起来，中间加有一层空气（即形成了空气劈尖）。设光线1垂直入射到厚度为d的空气薄膜上。入射光线在A板下表面和B板上表面分别产生反射光线2和2′，二者在A板上方相遇，由于两束光线都是由光线1分出来的（分振幅法），故频率相同、相位差恒定（与该处空气厚度d有关）、振动方向相同，因而会产生干涉。 根据干涉条件，当光程差为波长的整数倍时相互加强，出现亮纹；为半波长的奇数倍时互相减弱，出现暗纹。 因此有： 光程差取决于产生反射光的薄膜厚度。同一条干涉条纹所对应的空气厚度相同，故称为等厚干涉。 我们现在考虑光线2和2′的光程差与空气薄膜厚度的关系。显然光线2′比光线2多传播了一段距离2d。此外，由于反射光线2′是由光密媒质（玻璃）向光疏媒质（空气）反射，会产生半波损失。故总的光程差还应加上半个波长 ，即 。 根据光的干涉原理可导出第K级暗环半径rk与R的关系式： rk2 = KRλ 透镜由于自重使球面与平面接触点变成面，给测量值带来误差，为减少这种误差可采用第m与第n级暗环半径平方之差，又因圆心不易确定，故用直径替换半径，得 ? ? 若已知λ，测出第m环和第n环的直径Dm、Dn，便可算出R。 一、测量凸透镜的曲率半径R(牛顿环) 二、测量微小厚度(劈尖干涉) 在劈尖架上两个光学平玻璃板中间的一端插入一薄片（或细丝），则在两玻璃板间形成一空气劈尖。当一束平行单色光垂直照射时，则被劈尖薄膜上下两表面反射的两束光进行相干叠加，形成干涉条纹。其光程差为： （d为空气隙的厚度） 产生的干涉条纹是一簇与两玻璃板交接线平行且间隔相等的平行条纹，如图11-3所示。 同样根据牛顿环的明暗纹条件有： 图11-3 劈尖干涉测厚度示意图 m=1,2,3……时，为干涉暗纹。 m=1，2，3… 时，为干涉明纹。 显然，同一明纹或同一暗纹都对应相同厚度的空气层，因而是等厚干涉。同样易得，两相邻明条纹（或暗条纹）对应空气层厚度差都等于 ；则第级暗条纹对应的空气层厚度为： ，假若夹薄片后劈尖正好呈现N级暗纹，则薄层厚度为： 用a表示劈尖形空气隙的夹角、s表示相邻两暗纹间的距离、L表示劈间的长度，则有 则薄片厚度为： 由上式可见，如果求出空气劈尖上总的暗条纹数，或测出劈尖的L和相邻暗纹间的距离s，都可以由已知光源的波长 测定薄片厚度（或细丝直径）D。 干涉与衍射膜防伪油墨 我可是真家伙！ 百元大钞票面正面左下角“100”字样，与票面垂直角度观察为绿色，倾斜一定角度则变为蓝色，其中用到的就是干涉与衍射防伪油墨。 干涉型光变油墨是现代防伪油墨中最复杂的一种，也是现今流行的高科技防伪产品。 干涉变色油墨的颜料由光学干涉薄膜构成，光学薄膜是按膜系结构的要求，在高真空的条件下把不同折射率的材料依次交替积淀在同一载体上形成，并以分子或原子的形式蒸发到载体上。 干涉型变色油墨的变色原理 第一，当白光照射在油墨膜层表面时，油墨表面和内部选择性地吸收其中某些波长的可见光波使反射光呈现颜色 第二，光线照射到油墨表面后其中一部分被表面反射回去，另一部分光透过油墨层，经墨膜第二界面反射再透过油墨第一表面返回入射空间，这两束反射光和透射光都来自同一光波，它们满足干涉条件，能产生干涉而呈色，干涉型油墨的呈色就是根据第二点原理设计出来的。 由光的干涉原理知道，当光束1和光束2的光程差△为光波波长λ的整数倍,即2λ＝△时，光波在油墨表面产生相长干涉。此外，由于固着在印刷品上的墨膜厚度h及折射率、空气与连结料或承印材料的折射率及半波损失是不变的，所以随着观察角度的改变，光束1与2间的光程差△也发生改变。为了满足2λ＝△,产生相长干涉的光束波长也发生相应改变，从而产生颜色改变。这就是光变油墨的变色原理。 80年代初，法国全息摄影展在世界各