第12章-波动光学-2薄膜干涉xue.ppt

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1、§12-3薄膜干涉12-3-1等倾干涉n1n2>n1n2d12ABCDQP反射光的干涉：光程差：n1n2d12ABCDQPn1薄膜干涉条件（考虑到半波损失）：1干涉加强：2干涉减弱：等倾干涉：条纹级次取决于入射角的干涉。n1n2d12ABCDQPn134GF透射光的干涉：条纹特点:形状——一系列同心圆环条纹间隔分布——内疏外密等倾干涉条纹观察装置干涉条纹薄膜***S1S2S3单色光源en1n2n1n2n1>屏透镜薄膜***S1S2S3单色光源en1n2n1n2n1>屏透镜薄膜***S1S2S3单色光源en1n

2、2n1n2n1>屏透镜***S1S2S3单色光源en1n2n1n2n1>屏薄膜透镜***S1S2S3单色光源en1n2n1n2n1>屏薄膜透镜***S1S2S3单色光源en1n2n1n2n1>等倾干涉条纹屏薄膜透镜透镜镀膜——薄膜干涉的应用增透膜反射光干涉相消条件：n=1.38n2=1.5n1=1.0最薄的膜层厚度（k=0）为：λe22n2δ==+()k12×1.3834A0==5500×2989A0[例]增透膜——两膜表面平行在玻璃表面镀上一层薄膜，使波长为MgF2=λA05500的绿光全部通过。求：膜的厚

3、度。解：使反射绿光干涉相消=eλ=+()k124n2λ+()124n2取k=1MgF2玻璃1.38=n21.50=n1n0=1取k=1λe2n2=k取k=2λ=24125A02e2n2=λ=1e2n2=8250A0问题：此时反射光呈什么颜色？反射光呈现紫蓝色。一.劈尖（劈形膜）夹角很小的两个平面所构成的薄膜ennn·A反射光2反射光1单色平行光(设n>n)·S121、2两束反射光来自同一束入射光，它们可以产生干涉。12-3-2等厚干涉ennn·A反射光2反射光1入射光(单色平行光垂直入射)(

4、设n>n)A:1、2的光程差明纹：暗纹：光程差可简化为图示情况计算。实际应用中,大都是平行光垂直入射到劈尖上。考虑到劈尖夹角极小,反射光1、2在膜面的条纹级次k随着劈尖的厚度而变化，因此这种干涉称为等厚干涉。条纹为一组平行于棱边的平行线。2.由于存在半波损失，棱边上为零级暗纹。说明：=ekkλn22=ek+1+)1kλ(n22==ek+1ekλn22λn2l=sinθek+1ekl=λn22sinθ相邻两暗纹的间距：ek+1ekθl劈尖公式+()1k2λ2=n2λ22+δ=ek)暗纹条件(l=λn22sin

5、θ讨论：2.δ=eδ()光程差是介质厚度的函数，3.对于同一级干涉条纹，具有相同的介质厚度。1.利用劈尖可以测量微小角度,微小厚度及照射光的波长。θ等厚干涉二、劈尖的应用测波长：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、厚度、微小变化测表面不平度等厚条纹待测工件平晶Leekek+1明纹暗纹条纹间距夹角变小，条纹变宽，条纹向右移动干涉条纹的移动夹角变大，条纹变密条纹向左移动b[例题]已知如果劈尖内充满折射率为n=1.40的液体，求从劈棱数起第5个明纹在充入液体前后的移动距离。n解：

6、二牛顿环暗纹明纹牛顿环半径公式：明环暗环r透镜曲率半径变小时干涉条纹变密例题：求如图干涉实验中第K级牛顿环暗环半径。R解(k=0,1,2,…)（1）（2）由（1）、（2）式得牛顿环的应用：测透镜球面的曲率半径R：已知,测m、rk+m、rk，可得R。测波长λ：已知R，测出m、rk+m、rk，可得λ。检验透镜球表面质量标准验规待测透镜暗纹光纤端面的平整度M2M1M1GG12单色光源反射镜1反射镜2半透明镀银层补偿玻璃板N干涉条纹移动数目，d移动距离M212-3-3迈克耳逊干涉仪设中央点对应的级数为K，则dM2

7、移动距离d后，光程差变为条纹的级数变为K+N，则由式（2）-（1）得迈克耳逊干涉仪的应用：应用1.移动M2，测出移动的距离，数出相应“冒出”或“缩进”的条纹个数，可算出入射波波长。应用2.原子发光的波长相当稳定，可以作为长度的自然基准。迈克耳逊曾用此干涉仪以镉灯红色谱线的波长为基准测定了原来的基准米尺的长度，促成了长度基准从米原器这种实物基准改为光波波长这种自然基准，这是计量工作上的一大进步。应用3.在光路中加入另外介质，可测出该介质的折射率。设中央点对应的级数为K，则放入云母片后光程差变为条纹的级数变为K+

8、N，则由式（2）-（1）得ndM2M1等倾干涉条纹迈克耳逊干涉仪的干涉条纹M2M2M1M1等倾干涉条纹迈克耳逊干涉仪的干涉条纹M2M2M2M1M1M1与重合等倾干涉条纹迈克耳逊干涉仪的干涉条纹M2M2M2M2M1M1M1M1与重合等倾干涉条纹迈克耳逊干涉仪的干涉条纹M2M1M2M2M2M2M1M1M1M1与重合等倾干涉条纹迈克耳逊干涉仪的干涉条纹迈克耳逊干涉仪的干涉条纹M2M1M2M2M2M2M2M