光程差等倾干涉等厚干涉课件.ppt

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1、光的干涉（2）光程、光程差厚度均匀薄膜干涉----等倾干涉劈尖干涉----等厚干涉1相位差在分析光的叠加时十分重要，为便于计算光通过不同介质时的相位差，引入光程概念。一、光程真空中λ··rab…真空中波长介质中n…媒质中波长光通过媒质时频率不变，但波长要变，设为。媒质··rab光程、光程差2因为所以从相位看：介质中距离r包含的波长数与真空中距离nr包含的波长数相同，即二者产生相同的相差。介质中r的路程与真空中nr的路程相当。在介质中传播的波长，折算成真空中波长光在介质中传播的距离折算成真空中的长度。定义：光

2、程nr—在折射率为n的媒质中，光走距离r的等效真空路程，称为光程。3相位差和光程差的关系：二、光程差光程差：两束光的光程之差如果光线穿过多种介质时，其光程为：r1n1r2n2rinirnnn可以证明：光通过相等的光程，所需时间相同，位相变化也相同。4光程与光程差的区别：是同一波源发出的波在同一波线上不同两点振动的位相差。同一波线上两点间的光程不同波源经不同路径在相遇点引起的两个振动的位相差。两束光的光程差光的干涉条件就可以写成：5问：零级条纹移至何处？若移至原来的第k级明条纹处，其厚度e为多少？例1：已知：S2缝上覆盖

3、的介质厚度为e，折射率为n，设入射光的波长为解：从S1和S2发出的相干光所对应的光程差当光程差为零时，对应零条纹的位置应满足：所以零级明条纹下移原来k级明条纹位置满足：设有介质时零级明条纹移到原来第k级处，它必须同时满足：6例2：在图示的双缝干涉实验中，若用半圆筒形薄玻璃片（折射率n1=1.4）覆盖缝S1，用同样厚度的玻璃片（折射率n2=1.7）覆盖缝S2，将使屏上原来未放玻璃时的中央明条纹所在处O变为第五级明纹。设单色光波长=480.0nm，求玻璃片的厚度d。解：覆盖玻璃前覆盖玻璃后则有7在光学中常用到透镜。Sa

4、cb··S实验告诉我们：物点到像点各光线之间的光程差为零(不证)。acbFabcF’F三、透镜不产生附加光程差8薄膜干涉是分振幅干涉。等厚条纹——同一条纹相应膜的同一厚度。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：等倾条纹——同一条纹相应入射光的同一倾角。分振幅法·p薄膜S*——光的相干长度所限。厚度均匀薄膜干涉9单色光以入射角i射向厚度为e、折射率为n2的薄膜，i①②eir①②i在薄膜的上下两表面产生的反射光①光、②光，在焦平面上产生等倾干涉条

5、纹。作辅助线CD，经C、D点的两束光到焦点P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：一、薄膜干涉的光程差e10eiir①②ri由折射定律11考虑半波损失：i①②光程差不附加未考虑半波损失时e光程差附加透射光与反射光互补！用同样的办法可以推导透射光的光程差。12等倾干涉：非平行光入射平行平面薄膜，e相同，对于不同的入射角i产生不同的干涉条纹，这种干涉叫等倾干涉。此式表明，光程差决定于倾角i和薄膜厚度e等厚干涉：平行光入射非均匀薄膜，i相同，对于不同的薄膜厚度e产生不同的干涉条纹，这种干涉叫等厚干涉。干涉相长

6、、相消条件:等倾条纹13解题步骤：（1）分析薄膜与周围介质折射率n的相对大小；判定光程差表达式是否加入半波损失；（2）写出反射光的光程差表达式（i＝0时）；（3）求λ、e或n。（其中kmin与emin对应）（4）透射光与反射光互补！14例3白光垂直照射在空气中的一厚度为380nm的肥皂膜上，设肥皂膜的折射率为1.33，问膜的正面呈什么颜色？背面呈什么颜色？蓝绿色紫红色红橙黄绿青蓝紫760630600570500450430400nm解：15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

7、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。16光学镜头为减少透光量，增加反射光，通常要镀增反膜。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干涉相消条件。17例4:为增强照相机镜头的透射光，往往在镜头（n3=1.52）上镀一层

8、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。k=0,膜最薄18劈尖——夹角很小的两个平面所构成的薄膜。劈尖干涉在膜表面附近形成明、暗相间的条纹。enAnn(设n>n)反射光1反射光2S*单色平行光