薄膜干涉 劈尖干涉牛顿环.ppt

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1、薄膜干涉劈尖干涉牛顿环单色光以入射角i从折射率为n1介质进入折射率为n2的介质，i①②一、薄膜干涉dir①②i在薄膜的上下两表面产生的反射光①光、②光，满足相干光的几个条件，能产生干涉，经透镜汇聚，在焦平面上产生等倾干涉条纹。从焦点P到CD波面，两条光的光程差为0，则在未考虑半波损失时①光、②光的光程差为：diir①②i由折射定律考虑半波损失：i①②光程差不附加光程差附加未考虑半波损失时光程差干涉的加强减弱条件:加强减弱1.如果照射到薄膜上的是平行入射光，入射角一定，则不同的薄膜厚度就有不同的光程差，也就有不同的干涉条纹。这种一组干涉条纹的

2、每一条对应薄膜一厚度的干涉，称为等厚干涉。2.如果光源是扩展光源，每一点都可以发出一束近似平行的光线，以不同的入射角入射薄膜，在反射方向上放一透镜，每一束平行光会在透镜焦平面上会取聚一点。当薄膜厚度一定时，在透镜焦平面上每一干涉条纹都与一入射角对应，称这种干涉为等倾干涉。用同样的办法可以推导透射光的光程差。讨论：光学镜头为减少反射光，通常要镀增透膜。二、薄膜干涉的应用1.增透膜在光学器件中，由于表面上的反射与透射，在器件表面要镀膜，来改变反射与透射光的比例。可有增透膜，增反膜。例如：较高级的照相机的镜头由6个透镜组成，如不采取有效措施，反射

3、造成的光能损失可达45%~90%。为增强透光，要镀增透膜，或减反膜。复杂的光学镜头采用增透膜可使光通量增加10倍。光学镜头为减少透光量，增加反射光，通常要镀增反膜。使两束反射光满足干涉加强条件：2.增反膜由于反射光最小，透射光便最强。增反膜是使膜上下两表面的反射光满足干涉相长条件。增透膜是使膜上下两表面的反射光满足减弱条件。例:为增强照相机镜头的透射光，往往在镜头（n3=1.52）上镀一层MgF2薄膜（n2=1.38），使对人眼和感光底片最敏感的黄绿光=555nm反射最小，假设光垂直照射镜头，求：MgF2薄膜的最小厚度。解：不考虑半波损失

4、。k=1,膜最薄用单色平行光垂直照射玻璃劈尖。由于单色光在劈尖上下两个表面后形成①、②两束反射光。满足干涉3个条件，由薄膜干涉公式：①②干涉条纹为平行于劈棱的一系列等厚干涉条纹。三、劈尖干涉有：加强减弱1.劈棱处光程差为劈棱处为暗纹2.第k级暗纹处劈尖厚度由dk=0,3.相邻暗纹劈尖厚度差4.相邻条纹间距这个结论对明纹、暗纹均成立。劈尖干涉条纹是从棱边暗纹起，一组明暗相间的等间隔直线条纹。2）.检测待测平面的平整度由于同一条纹下的空气薄膜厚度相同，当待测平面上出现沟槽时条纹向左弯曲。待测平面光学平板玻璃1）.测量微小物体的厚度将微小物体夹在

5、两薄玻璃片间，形成劈尖，用单色平行光照射。由有5.劈尖干涉的应用例.在Si的平面上形成了一层厚度均匀的SiO2的薄膜，为了测量薄膜厚度，将它的一部分腐蚀成劈形（示意图中的AB段）。现用波长为600.0nm的平行光垂直照射，观察反射光形成的等厚干涉条纹。在图中AB段共有8条暗纹，且B处恰好是一条暗纹，求薄膜的厚度。（Si折射率为3.42，SiO2折射率为1.50）。SiO2膜解：上下表面反射都有半波损失，计算光程差时不必考虑附加的半波长，射膜厚为eB处暗纹B处第8条暗纹对应上式将一块半径很大的平凸镜与一块平板玻璃叠放在一起。①②三、牛顿环牛顿

6、环该干涉条纹是中心为一暗点，明暗相间逐渐变密的一系列同心圆。用单色平行光垂直照射，由平凸镜下表面和平板玻璃上表面两束反射光干涉，产生牛顿环干涉条纹。①②设加强减弱①、②两束反射光的光程差附加项。中心dk=0,为暗斑。1.与间的关系其它位置加强减弱2.牛顿环半径明环由暗环由条纹不是等距分布。牛顿环中心为暗环，级次最低。离开中心愈远，光程差愈大，圆条纹间距愈小，即愈密。3.牛顿环应用检测光学镜头表面曲率是否合格将玻璃验规盖于待测镜头上，两者间形成空气薄层，因而在验规的凹表面上出现牛顿环，当某处光圈偏离圆形时，则该处有不规则起伏。验规例.如图所示

7、,牛顿环装置的平凸透镜与平板玻璃有一小缝隙e0，现用波长为l的单色光垂直照射，已知平凸透镜的曲率半径为R，求反射光形成的牛顿环的各暗环半径。解：设某暗环半径为r，由图可知，根据几何关系，近似有再根据干涉减弱条件(1)(2)式中k为大于零的整数.把式(1)代入式(2)可得(k为整数,且例.在牛顿环装置中，透镜与玻璃平板间充以液体时，第10个暗环的直径由1.40cm变为1.27cm，求该液体的折射率。解：由暗环公式空气中：介质中：（1）（2）由（1）、（2）式得：可求得：例.利用牛顿环的条纹可以测定平凹球面的曲率半径，方法是将已知半径的平凸透镜

8、的凸球面放置在待测的凹球面上，在两球面间形成空气薄层，如图所示。用波长为的平行单色光垂直照射，观察反射光形成的干涉条纹，试证明若中心O点处刚好接触，则第k个暗环的半径rk与凹球