[物理]12-2 分振幅法.ppt

* 波动 光 学 §12.4 分振幅干涉 当一条光线照射于空气或真空中的透明薄膜上时，在薄膜表面将会分解成一条反射光和折射光。这两条光线来自同一条光线，因此是相干光。若将它们会聚在一起将产生光的干涉现象，称为薄膜干涉。 这种将同一条光线分解成两部分的方法，称为分振幅法。 薄膜干涉 等倾干涉（厚度均一 角度不同 导致的干扰） 角度相同 级次相同 （干涉条纹随入射角i的变化而变化，相同的入射角照射在薄膜上形成的是同一级干涉条纹） 等厚干涉（厚度不同 角度相同 导致的干扰） 厚度相同 级次相同 n3 n1 n2 1 2 反射光有相位突变和附加光程差（不是折射光） 反射光1和2有? 相位突变，称半波损失，它相当于一个附加光程差： 13.3.1、薄膜的等倾干涉 分析反射光a、b ，其光程差为： 1 公式推导： 一块上下表面平行、厚度为e、折射率n的薄膜。一束光以角 i 入射。 n B e i A C D 2 1 S · · · · · p · 等光程 n B e i A C D 2 1 S · · · · · p · 明纹 暗纹 干涉条纹随入射角i的变化而变化，相同的入射角照射在薄膜上形成的是同一级干涉条纹，因此叫做为等倾干涉。垂直入射？ 等厚度薄层 等倾条纹照相和观察等倾条纹的实验装置如图所示 i n M L S f 装置和光路 屏 等倾条纹照相 Flash 课件 入射角 越 小，光程差 越大，级次K越大 条纹越在中心。 1 2 4 3 结论： 厚度e 增加 K 变大 环向外 展 厚度e 减小 K 变小 环向内 吞 形状: 条纹特点: 一系列同心圆环 r环= f tgi 条纹间隔分布: 内疏外密 条纹级次分布:内大 波长对条纹的影响： 膜厚变化时,条纹的移动： 等倾条纹 e一定时， 同级次 红光 更靠里 4. 透射光干涉(垂直入射） ★ 结论：当反射光干涉加强时透射光干涉减弱，反之亦然。 3. 入射光垂直照射空气中的介质薄膜 ( ） 加强 减弱 (13-10) 加强 减弱 反射光 5. 薄膜的颜色 在白光照射下，不同方向观察薄膜呈不同颜色。 6. 只有膜厚 m ，才可观察到干涉现象。 反射后干涉加强，薄膜呈该波长的光的颜色。 i 一定时 一定，只有符合 的那些波长的光 e n 例1： 已知：平面肥皂膜 n = 1. 33，e = 0.32μm， 白光垂直照射时观察反射光， 问膜呈何色？ 解： 加强 非可见光 绿光 非可见光 故膜呈绿色。 e n ★ 若沿膜面40o角方向观察，该膜呈何色？ 40o 即 i = 50o，斜入射： 非可见光 蓝光 非可见光 故膜呈蓝色。 7. 增透膜和增反膜 增透膜----------利用薄膜上、下表面反射光的光程差满足相消干涉条件来减少反射，从而使透射增强。 (2) 增反膜---------利用薄膜上、下表面反射光的光程差满足相长干涉，因此反射光干涉加强 例：在玻璃上镀 MgF2 薄膜，使其对 的 绿光增透，MgF2 膜厚应为多少 ？ 玻璃 MgF2 1.5 1.38 空气 解：对绿光反射相消 得： 该膜对何种光反射加强 ？ （紫光） n1 n2 n3 i b a a’ b’ A B C 当一束平行光入射到厚度不均匀的透明介质薄膜上，如图所示，两光线 a 和b 的光程差： 当 i 保持不变时，光程差仅与膜的厚度有关，凡厚度相同的地方光程差相同，从而对应同一条干涉条纹--- 等厚干涉条纹。 13.3.2 薄膜的等厚干涉 为此，明纹和暗纹出现的条件为： 明纹 暗纹 实际应用中，通常使光线垂直入射膜面， 即 ，光程差公式简化为： ：为因为半波损失而生产的附加光程差。 劈尖膜 1. 劈尖：薄膜的两个表面是平面,其间有很小夹角。 2.明暗条纹的分布： 实心劈尖 空气劈尖 有半波损耗 平行单色光垂直照射空气（实心）劈尖上、下表面的反射光将 产生干涉，厚度为 e 处，两相干光的光程差为 ?=2n２e ? ? · A 反射光2 反射光1 e 介质 +?/2 当光从光疏介质入射到光密介质的表面反射时 B 暗纹中心 明纹中心 ３．劈尖干涉条纹的特点： ⑴ 图样： 即这是一个等厚干涉 干涉条纹是明暗相间的平行于棱