物理光的干涉薄膜干涉.pptx

《物理光的干涉薄膜干涉.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《物理光的干涉薄膜干涉.pptx（63页珍藏版）》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、1光线垂直入射 反射光1反射光2入射光考虑半波损失,可有 第1页/共63页2二.讨论若厚度均匀，则 ，等倾干涉；若入射角一定，则 ，等厚干涉；半波损失要视具体情况而定；(疏密，反射)复色光入射，呈彩色；膜厚h,光程差大于波列长度的两束光不能相干;应用：增透膜、高反射膜用于光学仪器的镜头。第2页/共63页3例1:增透膜.波长550 nm黄绿光对人眼和照像底片最敏感。要使照像机对此波长反射小，可在照像机镜头上镀一层氟化镁MgF2薄膜，已知氟化镁的折射率 n=1.38，玻璃的折射率n=1.55.解:两条反射光干涉减弱条件 增透膜的最小厚度 增反膜 薄膜光学厚度（nd）仍可以为求:氟化镁薄膜的最小厚度

2、.r说明第3页/共63页4例2:已知 ，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。问：若反射光相消干涉的条件中取 k=2，膜的厚度为多少？此增透膜在可见光范围内有没有增反？解：因为 ，所以反射光经历两次半波损失。反射光干涉相消的条件是：代入k 和 n2 求得：第4页/共63页5问：此增透膜在可见光范围内有没有增反？此膜对反射光干涉相长的条件：可见光波长范围 400700nm波长412.5nm的光有增反.结果第5页/共63页6例3.一平面单色光波垂直照射在厚度均匀的薄油膜上,油膜覆盖在玻璃板上,所用单色光的波长可以连续变化,观察到500nm与700nm这两个

3、波长的光在反射中消失.油的折射率为1.30,玻璃的折射率为1.50,试求油膜的厚度。解:设空气的折射率为 油膜和玻璃的折射率分别为 和 在油膜上下表面的反射光都有相位突变,所以,反射光光程差干涉极小时,应有:第6页/共63页7设 对应 级干涉极小,对应 级干涉极小.代入上式,有 得 可解得 第7页/共63页81212n2n1n1三.等厚干涉劈尖1.劈尖的概念和干涉的实现2.光程差及明暗条件：明纹中心暗纹中心（空气劈尖）第8页/共63页9同一厚度d 对应同一级条纹等厚干涉条纹.相邻条纹对应的厚度差：若为空气层时，平行于棱边的直条纹,明暗相间,级次随厚度递增.ldkdk+1明纹中心暗纹3.条纹分布

4、特点：第9页/共63页10(5)条纹等间隔(4)厚度每改变 ，条纹移动一级；规律：厚度增加，下移；厚度减小，上移；(7)对空气劈尖，棱边为暗，证明半波损失存在.(6)复色光入射，呈彩色；ldkdk+1明纹中心暗纹第10页/共63页11(8)应用:测细小直径、厚度、微小变化h待测块规标准块规平晶 测表面不平度等厚条纹待测工件平晶弯向棱边,凹.背向棱边,凸.第11页/共63页12第12页/共63页13第13页/共63页14第14页/共63页15第15页/共63页16第16页/共63页17第17页/共63页18第18页/共63页19第19页/共63页20第20页/共63页21第21页/共63页22第

5、22页/共63页23第23页/共63页24第24页/共63页25第25页/共63页26第26页/共63页27第27页/共63页28第28页/共63页29第29页/共63页30第30页/共63页31第31页/共63页32第32页/共63页33第33页/共63页34第34页/共63页35例1(教材P19 例22.5)为测量一细金属丝的直径d，按图办法形成空气劈尖，用单色光照射形成等厚干涉条纹，用读数显微镜测出干涉明条纹的间距，就可以算出d。已知单色光波长为589.3 nm，测量结果是：金属丝与劈尖顶点距离D=28.880 mm，第1条明条纹到第31条明条纹的距离为4.295 mm,求金属丝直径 d

6、.解:由题知 直径 d第35页/共63页36例2.利用劈尖的等厚干涉条纹可以测量很小的角度.今在很薄的劈尖玻璃板上,垂直地射入波长为589.3nm的钠光,相邻暗条纹间距离为5.0mm,玻璃的折射率1.52,求此劈尖的夹角.解:研究对象是空气中的玻璃劈尖,已知波长的光波垂直入射.所以,两相邻的暗(明)纹间距为 第36页/共63页37例3.波长为680nm的平行光垂直地照射到12cm长的两块玻璃片上,两玻璃片一边相互接触,另一边被厚度0.048mm的纸片隔开,试问在这12cm内呈现多少条明条纹？分析:可根据劈尖斜面总长度L与相邻两明(暗)纹间距的关系求解,也可根据劈的总厚度与相邻两明(暗)纹的厚度

7、差求解.解1：空气劈尖 在L=12cm长度范围内的明纹数目 条第37页/共63页38解2：已知最大厚度 相邻两明(暗)对应的厚度差:所以,条第38页/共63页39 四.等厚干涉牛顿环 光程差:明纹中心 暗纹中心干涉的实现:第39页/共63页40(1)测透镜球面的半径R 已知,测 m、rk+m、rk，可得R(2)测波长 已知R，测出m、rk+m、rk，可得(3)检测透镜的曲率半径误差及其表面平整度.(4)若接触良好,中央为暗纹半波损失.半径 r讨论(5)透射图样与反射图样互补.标准验规待测透镜暗纹第40页/共63页41第41页/共63页42第42页/共63页43第43页/共63页44第44页/共

8、63页45第45页/共63页46第46页/共63页47第47页/共63页48第48页/共63页49第49页/共63页50第50页/共63页51例题1：牛顿环的应用已知：用紫光照射，借助于低倍测量显微镜测得由中心往外数第 k 级明环的半径 ,k 级往上数第16 个明环半径 ，平凸透镜的曲率半径R=2.50m求：紫光的波长？解：根据明环半径公式：以其高精度显示光测量的优越性第51页/共63页52例2.一柱面平凹透镜A,曲率半径为R,放在平玻璃片B上,如图所示.现用波长为的单色平行光自上方垂直地往下照射,观察A和B间空气薄膜的反射光的干涉条纹,如空气薄膜的最大厚度(1)分析干涉条纹的特点(形状、分布

9、、级次高低),作图表示明条纹;(2)求明条纹距中心线的距离r;(3)共能看到多少明条纹;(4)若将玻璃片B向下平移,条纹如何移动？若将玻璃片移动了 ,问这时还能看到几条明条纹？第52页/共63页53解:(1)柱面平凹透镜与平玻璃片之间的空气膜为柱面平凸形状.由反射光干涉条件 可见,空气膜边缘处 为k=0的暗条纹;中心线处,为k=4的暗条纹.第53页/共63页54以实线表示的明条纹分布见解图(a).干涉条纹的特点是:膜的等厚点的轨迹,即等厚干涉条纹是与柱面凹透镜轴线平行的直条纹;边缘和中心均为暗条纹;条纹明暗相间,呈中间疏,两侧密,与轴线呈对称分布;条纹级次自轴线向两侧递减.第54页/共63页5

10、5(1)设从中心线到一侧第k级明纹的距离为rk,见解图(b).由几何关系 因为dR,eR,略去高阶小量,得:将明纹条件 代入上式,得 第55页/共63页56（3）中心线处,为最大膜厚 对应暗条纹的级次k=4.所以,视场中包括边缘的两条零级暗纹,共应出现9条暗纹.相邻暗纹间为明纹,故可出现8条明纹.也可利用相邻两明(暗)纹的厚度差为空气膜中的半波长,得到以上结论.在B下移过程中,随着空气膜增厚,原条纹所在位置对应膜的厚度随之外移.所以,干涉条纹将向两侧移动,同时中心线的光强也逐渐由暗转为明.下移 时,由反射光光程差所满足的条件可知,中心线处为第5级明条纹,而边缘处则成为第1级明纹.视场中应出现9

11、条明纹,8条暗纹.第56页/共63页57五.迈克耳孙干涉仪1.干涉仪结构d2.工作原理光束 和 发生干涉调整 和 后面的调节螺钉，即可观察到波膜干涉的各种情况。光路:等效为空气薄膜.第57页/共63页58l若M1、M2 有小 夹角l若M1平移 d 时，干涉条纹移过 N 条，则有当M1和M2不平行，且光平行入射,此时为等厚条纹l若M1、M2平行3.条纹特点等倾条纹第58页/共63页595.应用l微小位移测量l测折射率l测波长4.迈克耳孙干涉仪优点 设计精巧，两束相干光完全分开，可以方便的改变任一光路的光程。第59页/共63页60例1:流体折射率测定在迈克耳孙干涉仪的两臂中分别引入10 厘米长的玻

12、璃管A、B，其中一个抽成真空，另一个在充以一个大气压空气的过程中观察到107.2 条条纹移动，所用波长为546nm。求空气的折射率？解：设空气的折射率为n相邻条纹或说条纹移动一条时，对应光程差的变化为一个波长，当观察到107.2 条移过时，光程差的改变量满足：迈克耳孙干涉仪的两臂中便于插放待测样品，由条纹的变化测量有关参数。精度高。第60页/共63页61例2.迈克耳孙干涉仪可用来测量单色光的波长,当M2移动距离 mm时,测得某单色光的干涉条纹移过 条,试求该单色光的波长.分析:迈克耳孙干涉仪的M2移动,相干光的光程差改变,等厚干涉情况下,视场中平移一条干涉条纹.根据M2的移动距离及移过条纹数即可求得波长.解:由 得 第61页/共63页62作业：P26 13;14;15;19;20;21.第62页/共63页63感谢您的观看！第63页/共63页