大学物理学之光程_薄膜干涉.ppt

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1、一光程光在真空中的速度光在介质中的速度真空中的波长介质的折射率介质中的波长§12-3光程和光程差1设从同位相的相干光源S1和S2发出的两相干光，分别在折射率为n1和n2的媒质中传播，相遇点P与光源S1和S2的距离分别为r1和r2，如图所示.则两光束到达P点的位相变化之差为当光在不同的媒质中传播时，即使传播的几何路程相同，但位相的变化是不同的.2物理意义1：光在介质中通过的几何路程折算到真空中的路程.介质折射率与光的几何路程之积=(1)光程光走过的几何路径的长度（位相变化相同）ABC一般情况下：3光程(opticalpath)的物理意义2：光

2、程也可以理解为：光在折射率为n的介质中传播距离为r时，在相同的时间内光在真空中通过的路程．光在折射率为n的介质中传播距离为r时对应的光程4两列光波的光程之差：2．光程差注：光程和光程差的表示符号不同地方有所差异s1s2P两光束到达P点的位相变化之差为5当两列光波的初相位差为０时，它们的干涉条件：用光程差来表示干涉条件为：可见，当两列相干光波在不同媒质中传播时，对干涉起决定作用的不是两光波的几何路程之差，而是它们的光程差。3.光程差的应用：6平行光同相面亮点主光轴焦点平行光线通过薄透镜，并不因为有透镜的存在而带来附加光程差。理论和实验表明：使

3、用透镜不会引起附加的光程差！二透镜不引起附加的光程差7平行光同相面亮点主光轴焦点焦平面不带来附加光程差！！！8PL三薄膜干涉DC34E5A1B2(1)薄膜干涉:利用薄膜上、下两个表面对入射光的反射和折射，可在反射方向(或透射方向)获得相干光束反射（透射）的光是同一束光分割振幅而得到的，是相干光9(2)等厚条纹——同一条纹反映膜的同一厚度。日常见到的薄膜干涉例子：肥皂泡，雨天地上的油膜，昆虫翅膀上的彩色------。膜为何要薄？薄膜干涉有两种条纹：(1)等倾条纹——同一条纹反映入射光的同一倾角。——光的相干长度所限。10PLDC34E5

4、A1B2(1)光线3与光线2的光程差为：由折射定律和几何关系可得出：11加强减弱PLDC34E5A1B2(2)干涉条件对同样的入射光来说，当反射方向干涉加强时，在透射方向就干涉减弱。透射光干涉条纹和反射光干涉条纹互补12当光线垂直入射时当时当时(1)(2)13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460nm,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

5、到油层呈什么颜色？14解(1)绿色已知n1=1.20n2=1.30d=460nm15(2)透射光的光程差红光紫光紫红色16增透膜-----利用薄膜上、下表面反射光的光程差符合相消干涉条件来减少反射，从而使透射增强。增反膜-----利用薄膜上、下表面反射光的光程差满足相长干涉，因此反射光因干涉而加强。3.平行平面膜干涉的应用17（1）增透膜(darkfilm)：在折射率为的媒质表面镀一层厚度为e的透明的折射率为，如果：对波长为的光波，反射少，透射多，故叫增透膜。叫光学厚度。18192.高反射膜（brightfilm））实际是在玻璃片上依次喷

6、镀多层高、低折射率薄膜达到高反射的目的。光线1,2相长干涉，反射变强－－高反射膜.12enn020激光谐振腔Laser半透膜高反射膜21激光工作物质全反射镜半反射镜out光放大原理9/21/20212223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，=550nm减弱解则23N(1)等倾干涉实际装置OPMLS★S•P从S发光，入射到半反半透平面镜M上.在膜N上下两表面反射通过透镜L在屏上会聚有相同入射角的光条纹在同一圆周上.四*.等倾干涉24点光源的等倾干涉条纹25（

7、a)干涉条纹的级次K仅与倾角i有关，点光源S发出的光线中，具有同一倾角的反射光线会聚干涉，形成同一级次圆环形干涉条纹，称为等倾干涉条纹。条纹中心处，入射角i=0对应条纹级次最高点光源的等倾干涉条纹(b)对于不同倾角的光入射：入射角越小，光程差越大，条纹越在中心。26{=明纹暗纹干涉公式：点光源的等倾干涉条纹明纹27r结论：1）不同的入射角的光线对应着不同干涉级的条纹，倾角相同的光线产生相同干涉级条纹（等倾干涉）。2）入射角越小，光程差越大；即越靠近中心，干级越高。讨论：1）若膜厚发生变化：28当膜厚增加时：圆形干涉条纹向外扩展明纹盯住某条明

8、纹，不变，条纹向外扩e增加，增大，29当膜厚减小时：明纹盯住某条明纹，不变，条纹向里收缩e减小，减小，圆形干涉条纹向里收缩30如图：两列长度有限的相干波传递到媒质中一点，应满