13.5分振幅干涉-薄膜干涉.ppt

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1、第十三章第十三章 光的干涉光的干涉13.513.5分振幅干涉分振幅干涉-薄膜干涉薄膜干涉大学物大学物理学理学PL一一 薄膜干涉薄膜干涉C34A1B2 薄膜干涉中获得相干光的方法为分振幅法薄膜干涉中获得相干光的方法为分振幅法日日常常中中见见到到的的薄薄膜膜干干涉涉：肥肥皂皂泡泡、地地上上 的的 油油 膜膜、昆昆虫虫翅翅膀膀上上的彩色等的彩色等。1第十三章第十三章 光的干涉光的干涉13.513.5分振幅干涉分振幅干涉-薄膜干涉薄膜干涉大学物大学物理学理学PLC34A1B2D上、下表面反射上、下表面反射光的光程差：光的光程差：光束在光束在上上表面反表面反射时有射时有半波损失半波损失，而在而在下下表面

2、上反表面上反射时射时没有半波损没有半波损失失。1 光程差光程差13.5.1 等倾干涉等倾干涉2第十三章第十三章 光的干涉光的干涉13.513.5分振幅干涉分振幅干涉-薄膜干涉薄膜干涉大学物大学物理学理学PLDC34E5A1B2所以考虑所以考虑半波损失半波损失后，后，光程差为：光程差为：半波损失半波损失3第十三章第十三章 光的干涉光的干涉13.513.5分振幅干涉分振幅干涉-薄膜干涉薄膜干涉大学物大学物理学理学2 反反射光的光程差射光的光程差加加 强强减减 弱弱PLDC34E5A1B24第十三章第十三章 光的干涉光的干涉13.513.5分振幅干涉分振幅干涉-薄膜干涉薄膜干涉大学物大学物理学理学3

3、 透透射光的光程差射光的光程差注意：注意：透射光和反透射光和反射光干涉具有互补射光干涉具有互补 性性，符合能量守恒，符合能量守恒定律定律.E5PLDC34E5A1B25第十三章第十三章 光的干涉光的干涉13.513.5分振幅干涉分振幅干涉-薄膜干涉薄膜干涉大学物大学物理学理学4 当光线垂直入射时当光线垂直入射时当当 时时（2 2）增透膜：）增透膜：若若：-反射加强反射加强（1 1）增反膜）增反膜:若若：-透射加强透射加强6第十三章第十三章 光的干涉光的干涉13.513.5分振幅干涉分振幅干涉-薄膜干涉薄膜干涉大学物大学物理学理学L满足满足 干涉加强干涉加强 5 等倾干涉等倾干涉 处于处于同一条

4、干涉同一条干涉条纹条纹上的各个光点，是上的各个光点，是由从光源到薄膜的由从光源到薄膜的相同相同倾角的入射光倾角的入射光所形成的，所形成的，故把这种干涉称为故把这种干涉称为等倾等倾干涉干涉。L fPo r环环 en n n n i21Siii 干涉条纹为同心圆干涉条纹为同心圆7第十三章第十三章 光的干涉光的干涉13.513.5分振幅干涉分振幅干涉-薄膜干涉薄膜干涉大学物大学物理学理学一般情况一般情况(反射时）：反射时）：无无有有8 半波损失半波损失8第十三章第十三章 光的干涉光的干涉13.513.5分振幅干涉分振幅干涉-薄膜干涉薄膜干涉大学物大学物理学理学 例（补充例例（补充例1）一油轮漏出的油

5、一油轮漏出的油(折射折射率率n2=1.20)污染了某海域污染了某海域,在海水在海水(n3=1.30)表面形成一层薄薄的油污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，他所正对机的驾驶员从机上向正下方观察，他所正对的油层厚度为的油层厚度为460 nm,则他将观察到油层呈什则他将观察到油层呈什么颜色么颜色?(2)如果一潜水员潜入该区域水下，并向如果一潜水员潜入该区域水下，并向正上方观察，又将看到油层呈什么颜色？正上方观察，又将看到油层呈什么颜色？9第十三章第十三章 光的干涉光的干涉13.513.5分振幅干涉分振幅干涉-

6、薄膜干涉薄膜干涉大学物大学物理学理学绿色绿色已知已知n2=1.20n3=1.30d=460 nmn1=1n3n2 e解解(1)直升飞机的驾驶员观察，考虑反射直升飞机的驾驶员观察，考虑反射10第十三章第十三章 光的干涉光的干涉13.513.5分振幅干涉分振幅干涉-薄膜干涉薄膜干涉大学物大学物理学理学 (2)潜水员观察，考虑透射潜水员观察，考虑透射红光红光紫光紫光紫紫红红色色n1=1n3n2 e11第十三章第十三章 光的干涉光的干涉13.513.5分振幅干涉分振幅干涉-薄膜干涉薄膜干涉大学物大学物理学理学23玻璃玻璃取取氟化镁为增透膜氟化镁为增透膜例例2 为了增加透射率，求氟化镁膜的为了增加透射率

7、，求氟化镁膜的最小厚度已知最小厚度已知 空气空气n1=1.00，氟化镁氟化镁 n2=1.38，=550 nm减弱减弱解解（增强增强）则则12第十三章第十三章 光的干涉光的干涉13.513.5分振幅干涉分振幅干涉-薄膜干涉薄膜干涉大学物大学物理学理学13.5.2 等厚干涉等厚干涉一一 劈劈 尖尖定义：定义：夹角很小的两个平面所构成的薄膜夹角很小的两个平面所构成的薄膜1 1 1 1、2 2两束反射光来自同一束入射光线两束反射光来自同一束入射光线，它们它们 可以产生干涉。可以产生干涉。e n n nC反射光反射光1反射光反射光2单色平行光单色平行光(设设n n )1 A B明纹明纹暗纹暗纹 13第十

8、三章第十三章 光的干涉光的干涉13.513.5分振幅干涉分振幅干涉-薄膜干涉薄膜干涉大学物大学物理学理学 e n n nA反射光反射光2反射光反射光1入入射射光光(单单色色平平行光垂直入射行光垂直入射)(设设n n )（1 1）1 1、2 2反射光束反射光束的光程差的光程差2 光程差及明暗条纹条件光程差及明暗条纹条件实际应用中实际应用中,大都是平行光大都是平行光垂直入射垂直入射到劈尖上到劈尖上上、下表面反射光的光程差：上、下表面反射光的光程差：因因 ，所以折射率为，所以折射率为n的介质为光密媒质的介质为光密媒质所以光束在所以光束在上上表面反射时有表面反射时有半波损失半波损失，而在，而在下下表面

9、上反射时表面上反射时没有半波损失没有半波损失。14第十三章第十三章 光的干涉光的干涉13.513.5分振幅干涉分振幅干涉-薄膜干涉薄膜干涉大学物大学物理学理学明纹明纹暗纹暗纹 e n n nA反射光反射光2反射光反射光1入入射射光光(单单色色平平行光垂直入射行光垂直入射)(设设n n )所以考虑所以考虑半波损失半波损失后，后，光程差为：光程差为：（2）明暗条纹条件明暗条纹条件15第十三章第十三章 光的干涉光的干涉13.513.5分振幅干涉分振幅干涉-薄膜干涉薄膜干涉大学物大学物理学理学明纹：明纹：暗纹：暗纹：33等厚条纹等厚条纹:同一厚度同一厚度e e对应同一级条纹对应同一级条纹 L eeke

10、k+1明纹明纹暗纹暗纹16第十三章第十三章 光的干涉光的干涉13.513.5分振幅干涉分振幅干涉-薄膜干涉薄膜干涉大学物大学物理学理学44 相邻条纹厚度差相邻条纹厚度差:5 5 相邻条纹间距相邻条纹间距:L eekek+1明纹明纹暗纹暗纹17第十三章第十三章 光的干涉光的干涉13.513.5分振幅干涉分振幅干涉-薄膜干涉薄膜干涉大学物大学物理学理学66条纹移动条纹移动上板平行上移上板平行上移（1 1）条纹移动方向：）条纹移动方向：向棱边移动向棱边移动（2 2）条纹移动数：）条纹移动数：L eekek+1明纹明纹暗纹暗纹77棱棱边边暗纹暗纹18第十三章第十三章 光的干涉光的干涉13.513.5分

11、振幅干涉分振幅干涉-薄膜干涉薄膜干涉大学物大学物理学理学干涉条纹的移动干涉条纹的移动19第十三章第十三章 光的干涉光的干涉13.513.5分振幅干涉分振幅干涉-薄膜干涉薄膜干涉大学物大学物理学理学n1n2n3D 例例 1（补充例（补充例 1）波长为波长为680 nm的平行光照射到的平行光照射到L=12 cm长的两块玻璃片上，两玻璃片的一边相互接长的两块玻璃片上，两玻璃片的一边相互接触触，另一边被厚度，另一边被厚度=0.048 mm的纸片隔开的纸片隔开.试问试问在这在这12 cm长度内会呈现多少条暗条纹长度内会呈现多少条暗条纹?解解 形成的空气劈间的暗纹条件形成的空气劈间的暗纹条件eA反射光反射

12、光1反射光反射光2B20第十三章第十三章 光的干涉光的干涉13.513.5分振幅干涉分振幅干涉-薄膜干涉薄膜干涉大学物大学物理学理学共有共有142142条暗纹条暗纹 在最大厚度在最大厚度D处，形成的最大级次为处，形成的最大级次为km的暗纹的暗纹 因为棱边为因为棱边为0级暗纹级暗纹n1n2n3DeA反射光反射光1反射光反射光2B21第十三章第十三章 光的干涉光的干涉13.513.5分振幅干涉分振幅干涉-薄膜干涉薄膜干涉大学物大学物理学理学(2)测膜厚测膜厚(1)干涉膨胀仪干涉膨胀仪 劈尖干涉的应用劈尖干涉的应用22第十三章第十三章 光的干涉光的干涉13.513.5分振幅干涉分振幅干涉-薄膜干涉薄

13、膜干涉大学物大学物理学理学 (2)检验光学元件表面的平整度检验光学元件表面的平整度待测工件待测工件平晶平晶等厚条纹等厚条纹:同一厚度同一厚度e e对应同一级条纹对应同一级条纹等厚条纹等厚条纹baABK+1k条纹向棱边弯曲：凹条纹向棱边弯曲：凹 eeAeB明纹明纹kK+1eB23第十三章第十三章 光的干涉光的干涉13.513.5分振幅干涉分振幅干涉-薄膜干涉薄膜干涉大学物大学物理学理学等等厚厚条条纹纹:同同一一厚厚度度dd对应同一级条纹对应同一级条纹条纹向棱边弯曲：凹条纹向棱边弯曲：凹24第十三章第十三章 光的干涉光的干涉13.513.5分振幅干涉分振幅干涉-薄膜干涉薄膜干涉大学物大学物理学理学空气空气 (3)测细丝的直径测细丝的直径二二 牛顿环（自学、不要求）牛顿环（自学、不要求）25