《一、等倾干涉条纹 光波经薄膜两表面反射后相互叠加所形成的干涉现象称为薄膜干涉复习课程》由会员分享，可在线阅读，更多相关《一、等倾干涉条纹 光波经薄膜两表面反射后相互叠加所形成的干涉现象称为薄膜干涉复习课程（41页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、一、等倾干涉条纹,光波经薄膜两表面反射后相互叠加所形成的干涉现象，称为薄膜干涉。,薄膜干涉可分成等倾干涉和等厚干涉两类。,12-5 薄膜干涉,1.点光源照明时的干涉条纹分析,r,L,f,P,O,rk环,B,i,A,C,D,2,1,S,i,i,i,光束1、2的光程差为,故,由折射定律,光束1、2的光程差为,或,得,明纹,暗纹,倾角i相同的光线对应同一条干涉条纹。,形状:,条纹特点:,一系列同心圆环,条纹间隔分布:,内疏外密,条纹级次分布:,波长对条纹的影响:,膜厚变化时,条纹的移动:,e 一定时，,等倾条纹,一定，,一定，,例题12-9 用波长为的单色光观察等倾条纹,看到视场中心为一亮斑,外面围
2、以若干圆环,如图所示.今若慢慢增大薄膜的厚度,则看到的干涉圆环会有什么变化?,解:由薄膜的折射率n和折射角r表示的等倾条纹明环的条件,知，当 r =0时，级次最高，且满足:,这对应于中心亮斑，kc是它的级次。,e逐渐增大,中 心：暗 亮 暗,中心级数： kc kc+1 kc+2,中心每冒出一个亮斑（kc=1），就意味着薄膜厚度增加 ，并且,2. 面光源照明时的干涉条纹分析,面光源上不同点发出的光线，凡有相同倾角的，所形成的干涉环纹都重叠在一起。,强度相加，干涉条纹明亮,结果:,利用薄膜干涉使反射光减小，这样的薄膜称 为增透膜。,二、增透膜和高反射膜,多层高反射膜,在玻璃上交替镀上光学厚度均为/
3、4的高折射率ZnS膜和低折射率的MgF2膜，形成多层高反射膜。,膜厚条件,例题12-10 在玻璃表面镀上一层MgF2薄膜，使波长为 =550 nm的绿光全部通过。求膜的厚度。,解一：使反射绿光干涉相消 由反射光干涉相消条件,取k = 0，, = 2 n2 e =(2k+1) /2,= 99.6 nm,=99.6 nm,解二: 使透射绿光干涉相长,由透射光干涉加强条件：,取k = 0,问题：此时反射光呈什么颜色？,取k=1,取k=2,反射光呈现紫蓝色。,得,由,i,b,a,a,b,A,B,C,当一束平行光入射到厚度不均匀的透明介质薄膜上，如图所示，两光线 a 和b 的光程差:,当 i 保持不变时
4、，光程差仅与膜的厚度有关，凡厚度相同的地方光程差相同，从而对应同一条干涉条纹,等厚干涉条纹。,三、等厚干涉条纹,为此，明纹和暗纹出现的条件为,实际应用中，通常使光线垂直入射膜面， 即 ，光程差公式简化为,：因为半波损失而产生的附加光程差。,当薄膜上、下表面的反射光都存在或都不存在半波损失时，其光程差为,当反射光之一存在半波损失时，其光程差应加上附加光程 /2 ,即,劈尖：薄膜的两个表面是平面,其间有很小夹角。,1.劈尖膜,(1) 劈尖干涉光程差的计算,=2ne,n,A,反射光2,反射光1,入射光(单色平行光垂直入射),空气介质,+/2,当光从光疏介质入射到光密介质的表面反射时,B,(2) 劈尖
5、明暗条纹的判据,当光程差等于波长的整数倍时，出现干涉加强的现象，形成明条纹; 当光程差等于波长的奇数倍时，出现干涉减弱的现象，形成暗条纹。,(3) 劈尖干涉条纹的特征,明、暗条纹处的膜厚：,棱边呈现暗纹,一系列明暗相间的、平行于棱边的平直条纹。,相邻明纹（或暗纹）所对应的薄膜厚度之差,相邻明纹（或暗纹）所对应的薄膜厚度之差相同。,e k,ek+1,e,两相邻明纹（或暗纹）的间距,结论： a.条纹等间距分布,b.夹角越小，条纹越疏；反之则密。如过大， 条纹将密集到难以分辨，就观察不到干涉条纹了。,劈尖干涉条纹是一系列明暗相间的、等间距分布的、平行于棱边的平直条纹。,劈尖干涉条纹,例题12-11
6、在半导体元件生产中，为了测定硅片上SiO2薄膜的厚度，将该膜的一端腐蚀成劈尖状，已知SiO2 的折射率n =1.46，用波长 =589.3 nm的钠光照射后，观察到劈尖上出现9条暗纹，且第9条在劈尖斜坡上端点M处，Si的折射率为3.42。试求SiO2薄膜的厚度。,解：由暗纹条件,知,第9条暗纹对应于k=8,代入上式得,所以SiO2薄膜的厚度为1.72 m。,例题12-12 为了测量金属细丝的直径，把金属丝夹在两块平玻璃之间，形成劈尖，如图所示，如用单色光垂直照射 ，就得到等厚干涉条纹。测出干涉条纹的间距，就可以算出金属丝的直径。某次的测量结果为：单色光的波长=589.3 nm金属丝与劈间顶点间
7、的距离L=28.880 mm，30条明纹间得距离为4.295 mm,求金属丝的直径D？,解: 相邻两条明纹间的间距,其间空气层的厚度相差为/2。于是，,其中为劈间尖的交角。因为 很小，所以,代入数据得,依据：,应用,牛顿环：一束单色平行光垂直照射到此装置上时，所呈现的等厚条纹是一组以接触点O为中心的同心圆环。,(1) 牛顿环实验装置及光路,2.牛顿环,(2) 反射光光程差的计算,A,1,2,(3) 牛顿环干涉条纹的特征, 明暗条纹的判据,由几何关系可知,k=0，r =0 中心是暗斑,牛顿环干涉条纹是一系列明暗相间的同心圆环。, 相邻暗环的间距,内疏外密,牛顿环干涉是一系列明暗相间的、内疏外密的
8、同心圆环。,测透镜球面的半径R 已知, 测 m、rk+m、rk，可得R 。,测波长 已知R，测出m 、 rk+m、rk， 可得 。,检验透镜球表面质量,应用：,依据：公式,例题12-13 利用空气劈尖的等厚干涉条纹可以检测工 件表面存在的极小的加工纹路， 在经过精密加工的工件表面上放一光学平面玻璃，使其间形成空气劈形膜，用单色光照射玻璃表面，并在显微镜下观察到干涉条纹，如图所示，试,根据干涉条纹的弯曲方向，判断工件表面是凹的还是凸的；并证明凹凸深度可用下式求得:,解:如果工件表面是精确的平面,等厚干涉条纹应该是等距离的平行直条纹，现在观察到的干涉条纹弯向空气膜的左端。因此，可判断工件表面是下凹
9、的，如图所示。由图中相似直角三角形可知:,所以,选择进入下一节 12-0 教学基本要求 *12-1 几何光学简介 12-2 光源 单色光 相干光 12-3 双缝干涉 12-4 光程与光程差 12-5 薄膜干涉 *12-6 迈克耳孙干涉仪 12-7 光的衍射现象 惠更斯-菲涅耳原理 12-8 单缝的夫琅禾费衍射,12-9 圆孔的夫琅禾费衍射 光学仪器的分辨本领 12-10 光栅衍射 *12-11 X射线的衍射 12-12 光的偏振状态 12-13 起偏和检偏 马吕斯定律 12-14 反射和折射时光的偏振 *12-15 光的双折射 *12-16 偏振光的干涉 人为双折射 *12-17 旋光性 *12-18 现代光学简介,
