fang第十五章 波动光学基础3

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1、UniversityPhysicsXi’anJiaotongUniversityAipingFangapfang@mail.xjtu.edu.cn11/14/2012UniversityphysicsAPFang•条纹分布：•波长变化的影响：分辨临界条件：•光源移动对干涉条纹的影响：条纹移动与光源移动反向•光的单色性对条纹的影响：UniversityphysicsAPFang例2：用白光作光源观察杨氏双缝干涉。设缝间距为a，缝面与屏距离为D，试求，能观察到清晰可见光谱的级次。解：最先发生重叠的是某一级次的红光和高一级次的紫光重叠只能取一级四、光的空间相干性实验事实：S缝加宽干涉条纹的清晰度

2、下降去掉S缝，直接用普通光源照射干涉条纹消失UniversityphysicsAPFang由射出的光通过到达点产生的第一级暗纹满足对具有一定尺度的光源来说，它所发出的光波波阵面上，沿垂直于波线方向不是任意两处的光都能产生干涉，只有来自两点距离小于的光才是相干的。空间相干性UniversityphysicsAPFang15-4光程与光程差若在时间t内，光波在介质中传播的路程为相应光波在真空中传播路程应为光程——是将光在媒质中通过的路程折算到同一时间内在真空中通过的相应路程。•相位差与光程差的关系为例：设UniversityphysicsAPFangOpticalPath…………对于光通过多种

3、介质时例1：求两束相干光波的相位差例2：物象之间等光程性光程1光程2光程3光程1=光程2=光程3UniversityphysicsAPFang例3：一束平面单色光垂直入射杨氏双缝上，产生干涉，如图示。现在一条光路上加一薄介质片。已知：求：1的关系，2实现的b取值。解：1光程差：在点的合振幅UniversityphysicsAPFang解：思考题：在杨氏双缝的任一条缝前面加一个一定厚度的介质片，则屏幕上的干涉条纹将发生些什么变化？15-5薄膜干涉分振幅法当一束光射到透明薄层，光束在膜上、下表面发生多次反射和折射。分割振幅成多束光。它们频率相同，光矢量平行，相位差恒定，是相干光。——薄膜干涉U

4、niversityphysicsAPFang•半波损失一、等倾干涉（薄膜厚度均匀）两条光线的光程差12•透镜不产生附加光程差注意：明纹暗纹面光源UniversityphysicsAPFang讨论（1）凡以相同倾角入射的光，反射光束有相同的光程差，对应干涉中一条条纹，称等倾干涉，条纹称等倾条纹。（2）干涉条纹特点:形状:一系列同心圆环，内疏外密。条纹级次分布:内纹级次比外纹级次高。膜厚变化时,条纹移动：厚度增大，圆纹从中心冒出，向外扩张，条纹间距变密。UniversityphysicsAPFang条纹变化与波长关系:冒出（湮没）一个圆纹，光程差改变一个波长，即薄膜厚度e改变（3）反射

5、干涉与透射干涉互补——能量守恒关系（4）应用——增透膜，增反膜——薄膜光学薄膜干涉的一般情况是相当复杂的。其干涉的特征与光源的尺寸、膜的厚薄和形状以及如何观测都有十分密切的关系。UniversityphysicsAPFang例1：波长550nm黄绿光对人眼和照相底片最敏感。要使照像机对此波长反射小，可在照相机镜头上镀一层氟化镁MgF2薄膜，已知氟化镁的折射率，玻璃的折射率解：两条反射光干涉相消条件增透膜的最小厚度求：氟化镁薄膜的最小厚度。增反膜比玻璃的折射率大——增反膜薄膜光学厚度仍为，但膜层折射率n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，所用光源波长可连续变化，观

6、察到500nm和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解：根据题意，不需考虑半波损失，暗纹的条件为例2：求：油膜的厚度UniversityphysicsAPFangUniversityphysicsAPFang二、等厚干涉（薄膜厚度不均匀）光束2光束112表面上发生干涉两条相干光线的光程差设入射光垂直于上表面，故厚度相同处，光程差相同——EqualthicknessinterferenceUniversityphysicsAPFang分析(1)同一厚度d对应同一级等厚条纹典型等厚干涉——劈尖干涉•两相邻明条纹对应的空气层厚度差为•两相邻明条纹对应

7、的介质层厚度差为明纹暗纹•明（或暗）条纹间距UniversityphysicsAPFang(2)等厚干涉（Equalthicknessfringes）的应用测波长：已知θ、n，测L可得λ测折射率：已知θ、λ，测L可得n测细小直径D、厚度、微小变化D例1：半导体生产中，为测定硅片上薄膜的厚度，已知当用光入射时，薄膜上观测到7条暗纹，求薄膜厚度。解：已知相邻暗纹对应的厚度为UniversityphysicsAPF