中南大学大学物理课件 8波动光学2.ppt

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1、薄膜干涉利用薄膜上、下两个表面对入射光的反射(或折射)，可在反射方向(或透射方向)获得相干光束。一、等倾干涉扩展光源照射下的薄膜干涉a1a2a在一均匀透明介质n1中放入上下表面平行,厚度为e的均匀介质n2(>n1)，用扩展光源照射薄膜，其反射和透射光如图所示8-3分振幅干涉光线a2与光线a1的光程差为：a1a2a半波损失由折射定律和几何关系可得出：干涉条件薄膜aa1a2n1n2n3不论入射光的的入射角如何额外程差的确定满足n1n3(或n1>n2n2>n3(或n1

2、存在额外程差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。1.对于透射光：讨论：{=明纹暗纹则明暗纹公式：垂直入射时：=δδ()i光程差是入射角的函数，这意味着对于同一级条纹具有相同的倾角，称这2=δe2+l种干涉为等倾干涉。2.如e一定,3.如入射光的入射角一定，则对应不同的厚度有不同的干涉级.(厚度相同的地方产生同一级干涉条纹）这种干涉叫等厚干涉。薄膜***S1S2S3单色光源en1n2n1n2n1>屏透镜玻璃薄膜***S1S2S3单色光源en1n2n1n2n1>屏透镜玻璃薄膜***S1S2S3单

3、色光源en1n2n1n2n1>屏透镜玻璃薄膜***S1S2S3单色光源en1n2n1n2n1>屏薄膜透镜玻璃***S1S2S3单色光源en1n2n1n2n1>屏薄膜透镜玻璃***S1S2S3单色光源en1n2n1n2n1>等倾干涉条纹屏薄膜透镜玻璃干涉成因：薄膜透镜扩展光源“1”“2”“3”“4”光线“1”、“2”不是相干光！屏干涉条纹的干涉级决定于入射光的入射角。对于不同倾角的光入射：可以看出：入射角越小，光程差越大,条纹越在中心，干涉级越大。{=明纹暗纹干涉公式：r结论：1）不同的入射角的光线对应着不同干涉级的条纹

4、，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，干涉级越高。讨论：1）若膜厚发生变化：明纹盯住某条明纹，不变，条纹向里收缩e减小，减小，当膜厚增加时：盯住某条明纹，不变，条纹向外扩e增加，增大，当膜厚减小时：薄膜厚度e连续增加干涉条纹有何变化？A、不变B、条纹内缩C、条纹外冒膜的厚度e一定时，越靠近中心处，i越小，γ越小，光程差越大，条纹级次越高。膜的厚度e增大时，条纹外冒，中心处明暗交替。膜的厚度e减小时，条纹内缩，中心处明暗交替。明纹条件：问题:2）如光源由不同频率组成

5、，则将出现彩色条纹。若白光入射：由红到紫的彩色条纹。明纹一定，大，大，大小，条纹靠中心3）等倾干涉定域在无限远，只能通过透镜或将眼调到聚焦无限远才能看到.薄膜透镜屏扩展光源“1”“2”“3”“4”4）扩展光源成为观察等倾干涉条纹的有利条件。“1”、“2”、“3”“4”光线之间虽非相干光，但在同一倾角下，加强则同时加强。减弱则都减弱扩展光源的作用不同点光源发出的相同倾角的光线在屏幕上产生的干涉条纹重合。非相干叠加的结果，明纹的光强增加，条纹更加清晰。问题：不同点光源产生的干涉条纹的叠加是A、相干叠加B、非相干叠加二、增透

6、膜和增反膜增透膜-----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。问：若反射光相消干涉的条件中取k=1，膜的厚度为多少？此增透膜在可见光范围内有没有增反？例已知用波长，照相机镜头n3=1.5，其上涂一层n2=1.38的氟化镁增透膜，光线垂直入射。解：因为，所以反射光经历两次半波损失。反射光相干相消的条件是：代入k和n2求得：此膜对反射光相干相长的条件：可见光波长范围400~700nm波长412.5n

7、m的可见光有增反。问：若反射光相消干涉的条件中取k=1，膜的厚度为多少？此增透膜在可见光范围内有没有增反？等厚干涉厚度为e处，两相干光的光程差为1、2两束反射光来自同一束入射光，它们可以产生干涉。eA反射光2反射光1单色平行光i三、等厚干涉垂直入射i=0干涉条件膜上厚度相同的位置有相同的光程差对应同一级条纹，故称为薄膜等厚干涉。1.劈尖干涉（劈形膜）夹角很小的两个平面所构成的薄膜空气劈尖(wedgefilm）实心劈尖棱边楔角平行单色光垂直照射实心劈尖上，劈尖上厚度相同的地方，两相干光的光程差相同，对应一定k值的明或

8、暗条纹。棱边处，e=0,=/2，出现暗条纹有“半波损失”问题讨论问题1用单色平行光垂直照射如图的介质劈形膜，劈棱处为明纹还是暗纹？A、明纹B、暗纹C、不能判断，视                     的值而定(当                      或                      时)或