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光学11相干光物理学
第十一章 光学 11-1 相干光 物理学 第五版 第十一章 光学 物理学 第五版 * 丰富多彩的薄膜干涉现象 油膜在白光下 白光下的肥皂膜 薄膜干涉 * 介质薄膜受到照明而产生的干涉现象,称薄膜干涉(film interference)。 获得相干光束的方法属于分振幅法。 一般情况比较复杂,我们只研究两类,即等倾干涉(equal inclination interference)和等厚干涉(equal thickness interference)。 * * P L 三 薄膜干涉 D C 3 4 E 5 A 1 B 2 * A B 二 透镜不引起附加的光程差 A B 焦平面 * P L D C 3 4 E 5 A 1 B 2 * 反射光的光程差 加 强 减 弱 P L D C 3 4 E 5 A 1 B 2 * P L D C 3 4 E 5 A 1 B 2 透射光的光程差 根据具体情况而定 注意:透射光和反射光干涉具有互补 性 ,符合能量守恒定律. * 反射光干涉为明纹时,透射光干涉为暗纹; 反射光干涉为暗纹时,透射光干涉为明纹。 反射光的干涉与透射光的干涉互补: 等倾 干涉 * 讨论: 设: * 若光源是非单色的,则在薄膜表面形成色彩斑斓的条纹. * 讨论: 同一入射角i 对应同一干涉条纹 不同入射角对应不同条纹 干涉条纹为一组同心圆环(内疏外密) *等倾干涉 变化 随入射角 一定), 薄膜厚度均匀( i e D * 等倾干涉条纹是一组内疏外密的同心圆环,越向内,级次越高。入射角减小,圆半径减小。???? 等倾干涉演示 【演示】等倾干涉1 【演示】等倾干涉2 * 当光线垂直入射时 当 时 当 时 * 例 一油轮漏出的油(折射率n1=1.20)污染了某海域, 在海水(n2=1.30)表面形成一层薄薄的油污. (1)如果太阳正位于海域上空,一直升飞机的驾驶员从机上向正下方观察,他所正对的油层厚度为460 nm,则他将观察到油层呈什么颜色? (2)如果一潜水员潜入该区域水下,并向正上方观察,又将看到油层呈什么颜色? * 解 (1) 绿色 已知 n1=1.20 n2=1.30 d=460 nm * (2)透射光的光程差 红光 紫光 紫红色 * 增透膜和增反膜 利用薄膜干涉可以提高光学器件的透光率 . * 2 3 玻璃 取 (增强) 氟化镁为增透膜 例 为了增加透射率,求氟化镁膜的最小厚度.已知 空气n1=1.00,氟化镁 n2=1.38 ,?=550 nm 减弱 解 则 * 增透膜和增反膜 增透膜(antireflection film) 在透镜表面镀一层厚度均匀的透明介质膜,使其上、下表面对某种色光的反射光产生相消干涉,其结果是减少了该光的反射,增加了它的透射。 照相机镜头 眼镜 * 激光器谐振腔 宇航服 增反膜 利用薄膜干涉原理,使薄膜上、下表面对某种色光的反射光发生相长干涉,其结果是增加了该光的反射,减少了它的透射。 * 对于增透效果很好的氟化镁膜,仍有约1.3%的光能量被反射,再加之对于其它波长的光,给定膜层的厚度不是这些光在薄膜中的波长的1/4倍,增透效果较差些. 在通常情况下,入射光为白光,增透膜只能使一定波长的光反射时相互抵消,不可能使白光中所有波长的光都相互抵消.在选择增透膜时,一般是使对人眼灵敏的绿色光在垂直入 射时其反射光相互抵消,这时光谱边缘部分的红光和紫光并没有完全抵消,因此,涂有增透膜的光学镜面呈淡紫色. * 多层镀膜的滤色作用 利用上面类似的方法做成多层镀膜,则可以制成透射式干涉滤色片。 各种不同的多层膜对各自的单色光的透射率可达99% 用同样的方法制成高反射率的反射式滤色片。 第十一章 光学 11-1 相干光 物理学 第五版 第十一章 光学 物理学 第五版
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