薄膜干涉与牛顿环ppt课件.ppt

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1、§10-7薄膜干涉现象光碟表面的色彩(干涉和衍射)肥皂泡或水面油膜的色彩原理光源透明薄膜1DB面为等相面一、薄膜干涉公式2明纹暗纹薄膜干涉明暗纹条件●干涉图样由厚度d和入射角i决定。●当薄膜下的方介质折射率与薄膜上方的不同时，中是否有附加/2的光程差，要依薄膜及上下介质具体情况而定。●透射光也能产生干涉。3明纹暗纹透射光干涉公式透射光两光之间无附加程差:透射光的干涉●透射光干涉加强和减弱条件恰与反射光相反。◎反射和透射光干涉图样互补。4当光垂直入射时等厚干涉—入射角i固定时的干涉。此时同一级干涉条纹由薄膜厚度d相等的点

2、的轨迹（等厚线）构成。二、等厚干涉、劈尖52.劈尖条纹间距：劈尖角(明纹)明纹暗纹明纹暗纹61.劈尖的等厚干涉条纹是平行于棱边的明暗相间的直条纹。2.条纹是等间距的，与级次k无关：（一般很小）◎条纹宽度正比于波长，反比于劈尖角。总结第k级处厚度明纹暗纹7当劈尖为空气楔时，3.任意两条相邻的明纹或暗纹之间的薄膜厚度差4.棱边上，则●当膜厚每增加干涉条纹向劈尖方向移动一条，反之则向劈尖的反方向移动一条。暗纹明纹8三、等厚干涉的应用1.检查平面与直角A：标准平面；B：待测样品。合格样品存在凹坑存在凸起A：标准角规；B：待

3、测样品。合格样品偏离直角9用测微显微镜测出L、l，即可得到d。2.测量微小厚度或微小角度待测物如细丝、纸张等，测其直径或厚度d。更换已知条件，用此原理同样可以测量微小角度。10例：干涉膨胀仪C：热膨胀系数极小的容器；M：被检样品；A：透光平板。原理：温度升高时，膜厚减小，观察镜中可看到干涉条纹移动。温度升高t时，数出移动的条纹数目N，则样本增高：热膨胀系数：3.测量厚度的微小变化11例：空气中一厚度为480nm的肥皂膜在白光照射下呈现出色彩。设肥皂膜折射率n=1.33，问该膜的正、反面各呈什么颜色？解：据题意，经膜上、

4、下表面反射的两光之间有附加/2的光程差，故反射光干涉相长条件为在可见光范围(400~760nm)(紫色)透射光干涉相长条件(绿色)(红色)12四、牛顿环由平板玻璃B和曲率半径很大的凸透镜A组成。在膜厚为d处的光程差牛顿环干涉图样装置光源显微镜13明、暗环半径膜厚d处对应的环半径r：明环半径暗环半径明纹暗纹故中心为最低级次；边缘为最高级次。讨论1.从反射光中观测，中心点是暗点还是亮点？答：暗点(零级)。2.条纹间距是否相等，为什么？答：不等距，dkrk2，离中心越远，光程差增加越快,干涉环也越密。明环半径暗环半径暗明15

5、4.用白光照射时的干涉图样？3.将牛顿环置于n>1的液体中，条纹如何变化？答：同级干涉环半径变小，干涉条纹变密。答：将出现由紫到红的彩色干涉环。明环半径暗环半径16五、增透膜、增反膜令k=0，得增透膜最小厚度◎增透膜—利用反射光干涉相消原理，增强透射光.如图：玻璃表面上镀一层膜，满足，设光线垂直入射，则膜上下表面光程差为反射光相消条件：空气玻璃氟化镁17因而某些涂增透膜的镜头在白光照射下呈现紫红色。◎增反膜—镀适当厚度和折射率的介质膜，使反射光产生干涉极大，获得高反射。由于一次反射的光一般都较弱,所以实际上采用折射率大小交

6、替变化的多层膜系，使最终的反射大为增强。例：为使绿光反射相消，则膜厚18棱边o处，d=0，所以为明纹。k=0为第一条暗纹，…k=4为第五条暗纹即在顶端a：暗纹条件例：劈尖的折射率为n2，其上、下介质的折射率满足关系：为棱边。当用波长为的单色光垂直照射时，劈尖顶端a为第五条暗纹，求高度h。解：依题意有19M1、M2—反射镜G1—半透明半反射镜G2—补偿板S—光源L—透镜E—观察窗一、构造及光路图§10-8迈克尔逊干涉仪20二、分析M1:M1经M2所成的像；●等倾干涉当M1不垂直于M2M1不平行于M2。●等厚干涉M1

7、与M2之间等效于薄膜。等倾干涉等厚干涉光程差:☆若M1移动半个波长，则光程差改变一个波长，视场中将看到一个条纹移过。☆当有移过N个条纹，则M1平移的距离为应用：测量长度的微小变化、测量光波长等。21例：迈克尔逊干涉仪的两光路中分别放有长为20cm的真空玻璃管，入射光波长为546nm。当在两管之一充入氩气时，观察到干涉条纹移动了205条，求氩气的折射率。解：充入氩气后两光路的光程差22问题：1.单色光入射时，为何只能在中央条纹附近看到有限的为数不多的几条干涉条纹？2.日光下能观察到油膜或肥皂膜上的彩色干涉条纹，但为何光经玻璃

8、上下表面反射后却不出现干涉现象？§10-9光的单色性对干涉条纹的影响，时间相干性解释：由普通光源的发光机制可知，普通光源的波列长度有限。若光程差太大，则同一列波分别经上下表面反射后光波不能相遇，因而不产生干涉。时间相干性—这种由原子一次发光所持续的时间（波列长度）来确定的光的相干性问题称为时间相干性。2