物理第22章光的干涉2(薄膜干涉).ppt

例1(教材P19 例22.5)为测量一细金属丝的直径d，按图办法形成空气劈尖，用单色光照射形成等厚干涉条纹，用读数显微镜测出干涉明条纹的间距，就可以算出d。已知单色光波长为589.3 nm，测量结果是：金属丝与劈尖顶点距离D=28.880 mm，第1条明条纹到第31条明条纹的距离为4.295 mm,求金属丝直径 d. 解: 由题知 直径 d 例2.利用劈尖的等厚干涉条纹可以测量很小的角度.今在很薄的劈尖玻璃板上,垂直地射入波长为589.3nm的钠光,相邻暗条纹间距离为5.0mm,玻璃的折射率1.52,求此劈尖的夹角. 解:研究对象是空气中的玻璃劈尖,已知波长的光波垂直入射.所以,两相邻的暗(明)纹间距为 例3. 波长为680nm的平行光垂直地照射到12cm长的两块玻璃片上,两玻璃片一边相互接触,另一边被厚度0.048mm的纸片隔开,试问在这12cm内呈现多少条明条纹？ 分析:可根据劈尖斜面总长度L与相邻两明(暗)纹间距的关系求解,也可根据劈的总厚度与相邻两明(暗)纹的厚度差求解. 解1：空气劈尖 在L=12cm长度范围内的明纹数目 条 解2： 已知最大厚度 相邻两明(暗)对应的厚度差: 所以, 条 四.等厚干涉——牛顿环 光程差: 明纹中心 暗纹中心 干涉的实现: (1) 测透镜球面的半径R 已知 ?, 测 m、rk+m、rk，可得R (2) 测波长λ 已知R，测出m 、 rk+m、rk，可得λ (3) 检测透镜的曲率半径误差及其表面平整度. (4) 若接触良好,中央为暗纹——半波损失. 半径 讨论 (5) 透射图样与反射图样互补. 标准验规 待测透镜 暗纹 ? * 利用薄膜上、下两个表面对入射光的反射和折射，可在反射方向(或透射方向)获得相干光束. §22.5 薄膜干涉(分振幅法) 一.光程差 两条反射光线的光程差 a b S A B C D n1 n1 光线垂直入射 反射光1 反射光2 入射光 考虑半波损失,可有 二.讨论 ①若厚度均匀，则 ，等倾干涉； ②若入射角一定，则 ，等厚干涉； ③半波损失要视具体情况而定；(疏→密，反射) ④复色光入射，呈彩色； ⑤膜厚h～ ,光程差大于波列长度的两束光不能相干; ⑥应用：增透膜、高反射膜用于光学仪器的镜头。 例1:增透膜.波长550 nm黄绿光对人眼和照像底片最敏感。要使照像机对此波长反射小，可在照像机镜头上镀一层氟化镁MgF2薄膜，已知氟化镁的折射率 n=1.38 ，玻璃的折射率n=1.55. 解:两条反射光干涉减弱条件 增透膜的最小厚度 增反膜 薄膜光学厚度（nd）仍可以为 求:氟化镁薄膜的最小厚度. 说明 例2:已知 ，照相机镜头n3=1.5，其上涂一 层 n2=1.38的氟化镁增透膜，光线垂直入射。 问：若反射光相消干涉的条件中 取 k=2，膜的厚度为多少？此增 透膜在可见光范围内有没有增反？ 解：因为 ，所以反射光 经历两次半波损失。反射光干涉相 消的条件是： 代入k 和 n2 求得： 问：此增透膜在可见光范围内 有没有增反？ 此膜对反射光干涉相长的条件： 可见光波长范围 400~700nm 波长412.5nm的光有增反. 结果 例3. 一平面单色光波垂直照射在厚度均匀的薄油膜上,油膜覆盖在玻璃板上,所用单色光的波长可以连续变化,观察到500nm与700nm这两个波长的光在反射中消失.油的折射率为1.30,玻璃的折射率为1.50,试求油膜的厚度。 解:设空气的折射率为 油膜和玻璃的折射率分别为 和 在油膜上下表面的反射光都有相位突变,所以, 反射光光程差干涉极小时,应有: 设 对应 级干涉极小, 对应 级干涉极小. 代入上式,有 得 可解得 1 2 1 2 n 2 n 1 n 1 三.等厚干涉——劈尖 1.劈尖的概念和干涉的实现 2.光程差及明暗条件： 明纹中心 暗纹中心 （空气劈尖） ①同一厚度d 对应同一级条纹——等厚干涉条纹. ③相邻条纹对应的厚度差： 若为空气层时， ②平行于棱边的直条纹,明暗相间,级次随厚度递增. ? l dk dk+1 明纹中心 暗纹 3.条纹分布特点： (5)条纹等间隔 (4)厚度每改变 ，条纹移动一级； 规律：厚度增加，下移；厚度减小，上移； (7)对空气劈尖，棱边为暗，证明半波损失存在. (6)复色光入射，呈彩色； ? l dk dk+1 明纹中心 暗纹 (8)应用: 测细小直径、厚度、微小变化 Δh 待测块规 λ 标准块规 平晶 测表面不平度 等厚条纹 待测工件 平晶 弯向棱边,凹. 背向棱边,凸. * * *