[理学]37劈尖、 牛顿环和干涉仪.ppt

* 波动光学 （37）劈尖、牛顿环和干涉仪 * 根据具体情况而定 等厚干涉条纹（薄膜厚度相同处的反射光将有相同的光程差，产生同一干涉条纹，或者说，同一干涉条纹是由薄膜上厚度相同处所产生的反射光形成的，这样的条纹称为等厚干涉条纹。） 非等厚薄膜（如：劈尖、牛顿环） 2 等倾干涉条纹（薄膜厚度均匀，即d固定，则Δ由i决定，i相同，干涉条纹级别相同。 ） 等厚薄膜 1 干涉条纹 薄膜 一、劈尖干涉 1、装置 　　有两个表面很平的介质片（如玻璃片），一端相交，其间的夹角θ很小，形成一个劈尖形的透明薄膜，称为劈尖膜。 劈尖角 S M 劈尖角 空气劈尖 装置 棱边 单色平行光垂直照射劈尖，入射光经劈尖上、下表面反射，两束反射光在上表面相遇而产生干涉。 注意：经玻璃片反射后的光不能发生干涉。 2、条纹条件（以空气劈尖为例） 明纹 暗纹 （明纹） （暗纹） 劈尖干涉 讨论 1）劈尖 为暗纹. 2）相邻明纹（暗纹）间的厚度差 3）条纹间距 每一条纹对应劈尖内的一个厚度，当此厚度位置改变时，对应的 条纹随之移动 干涉条纹的移动 深入讨论 例 有一玻璃劈尖 , 放在空气中 , 劈尖夹角 , 用波长 的单色光垂直入射时 , 测得干涉条纹的宽度 , 求 这玻璃的 折射率. 解 1）干涉膨胀仪 劈尖干涉的应用 测量固体线膨胀系数 如果观察到某处干涉明纹（或暗纹）移过了N 条，即样品高度增长了Δl ，为: 根据线膨胀系数的定义 深入讨论 劈尖干涉的应用 2）测膜厚 e 棱边A处 e = 0 0 级明纹 8 条暗纹分别为 k = 0～7， B处明纹应为 k = 8。 由棱边 A 到B 处 有 N 条明纹 3）检验光学元件表面的平整度 l a ? 工件 标准平面 缺陷为凸起（凹陷）时， 干涉条纹弯曲背离（指向）棱缝 l a ? 工件 标准平面 例：在工件上放一标准平面玻璃，使其间形成一空气劈尖，并观察到弯曲的干涉条纹。试：判断工件表面上纹路是凹还是凸？ 并求：纹路深度H。 解：由于同一条纹下的空气薄膜厚度相同，由图的纹路弯曲情况知， 工件表面的纹路是凹下去的。 H 由图：H = a sin? 因 ：l sin? = ? / 2, 纹路深度为： 检验工件表面的平整度 空气 4）测细丝的直径 将金属丝夹在两薄玻璃片之间，形成劈尖，用单色平行光照射形成等厚干涉条纹。 由： 得： 二 牛顿环 由一块平板玻璃和一平凸透镜组成 牛顿环实验装置 显微镜 S L M半透半反镜 T R 光程差 明纹 暗纹 r d 暗环半径 明环半径 以空气的为例 1）从反射光中观测，中心点是暗点还是亮点？从透射光中观测，中心点是暗点还是亮点？ 2）属于等厚干涉，条纹间距不等，为什么？ 3）将牛顿环置于 的液体中，条纹如何变？ 暗环 明环 讨论 空气的 4）半波损失需具体问题具体分析 将玻璃验规盖于待测镜头上，两者间形成空气薄层，因而在验规的凹表面上出现牛顿环，当某处光圈偏离圆形时，则该处有不规则起伏。 验规 5）牛顿环应用： 检测光学镜头表面曲率是否合格 工 件 标 准 件 测量透镜的曲率半径 可以用来测量光波波长，曲率半径等. 例 用氦氖激光器发出的波长为633nm的单色光做牛顿环实验，测得第个 k 暗环的半径为5.63mm , 第 k+5 暗环的半径为7.96mm，求平凸透镜的曲率半径R. 解 单色光源 反射镜 反射镜 三、 迈克耳孙干涉仪 补偿板 分光板 移动导轨 与 成 角 反射镜 反射镜 单色光源 光程差 的像 情况（一） 厚度均匀的薄膜、等倾干涉条纹 一束光分振幅形成的两束光的光程差，就相当于由M1和M2 形成的空气膜上下两个面反射光的光程差。 当 不垂直于 时形成劈尖薄膜的等厚干涉条纹. 反射镜 反射镜 单色光源 情况（二） 相当于虚拟空气膜上下两个面上的反射光的干涉条纹. ②当 M1 与M2 不平行时，将看到平行于M1 和 M2交线的等间距的直线形等厚干涉条纹。 迈克尔逊