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1、第五节 平行平板产生的干涉,分波阵面法的干涉，受到空间相干性的限制（干涉孔径角总有一定大小，且 ），只能使用有限大小的光源，在实际中不能满足条纹亮度的要求（激光光源除外）。 为了使用扩展光源，必须实现干涉孔径角等于零的干涉。,分振幅法,利用透明介质的第一和第二表面对入射光的依次反射，将入射光的振幅分解为若干部分，由这些光波相遇所产生的干涉，称为分振幅法干涉。,在使用扩展光源的同时，保持清晰的条纹，解决条纹亮度与可见度的矛盾。,一、干涉条纹的定域 两个单色相干点光源在空间任意一点相遇，总有一确定的光程差，从而产生一定的强度分布，并都能观察到清晰的干涉条纹，称为非定域干涉。 在扩展光源情况下，能够
2、得到清晰条纹的区域称为定域区。（定域干涉）,二、平行平板产生的等倾干涉,在一均匀透明介质n中放入上下表面平行，厚度为h 的均匀介质n,两支相干光的光程差为：,有半波损失。,由折射定律和几何关系可得出：,在平行平板的干涉中，光程差只取决于折射角，相同折射角的入射光构成同一条纹，称等倾条纹。,明纹,暗纹,反射光,入射光掠入射（i90）或正入射（i= 0）情况下： 满足 n1n3 或 n1n2n2n3 时，不计半波损失。,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 。,等倾条纹,倾角i相同的光线对应同一条干涉条纹 等倾条纹。,条纹特点:,点
3、光源照明,形状:一系列同心圆环,条纹间隔分布:内疏外密,面光源照明,只要入射角i相同，都将汇聚在同一个干涉环上（非相干叠加）,透射光的干涉：,对于同一入射角的光束来说，两支透射光的光程差和两支反射光的光程差恰好相差半个波长，当对应某一入射角的透射光条纹是亮纹时，反射光条纹是暗纹。透射光的等倾条纹和反射光的等倾条纹是互补的。,对于同一厚度的薄膜，在某一方向观察到某一波长对应反射光相干相长，则该波长在对应方向的透射光一定相干相消。因为要满足能量守恒。,增透膜、增反膜用在光学仪器的镜头上，就是根据这个道理。,增透膜和增反膜,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
4、透射增强。,为了减少反射引起的光能损失，常在许多光学仪器(如照相机、摄像机等)的镜头上镀一层厚度均匀的透明薄膜(常用氟化镁MgF2, n=1.38),用以增加透射，这个薄膜,就是增透膜。,反射相干光满足相消干涉条件来减少反射：,n2e 光学厚度,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。,与增透膜相反,在另一些光学系统中希望光学表面具有很高的反射率(如HeNe激光器要求反射99%)，这时可在元件表面多层镀膜以增强反射,这类薄膜称为增反膜或高反射膜。,通常是在光学玻璃表面镀上一层折射率n2 n3 的介质薄膜,工艺上通常采用多层膜。,镀膜时, 要适当选择每层膜
5、的厚度, 使反射加强。,薄膜技术的应用,在薄膜干涉中，光线一部分被反射，另一部分则透射进入介质。反射光干涉极大时，光线大部分被反射。反射光干涉极小时，光线大部分被透射。通过控制薄膜的厚度，可以选择使透射或反射处于极大，增强表面上的反射或者透射， 以改善光学器件的性能。称为增透膜，增反膜。在生产中有广泛的应用。,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。 而激光器两端装有反射镜。就镀有增反射膜。,应用： 测定薄膜的厚度； 测定光的波长； 提高或降低光学器件的透射率
6、增透膜(增反膜)。,例题 一平板玻璃(n=1.50)上有一层透明油膜(n=1.25)，要使波长=6000的光垂直入射无反射，薄膜的最小膜厚e=?,解 凡是求解薄膜问题应先求出两反射光线的光程差。,对垂直入射，i =0，于是,无反射意味着反射光出现暗纹，所以,n2=1.25(薄膜的折射率);要e最小，k =0,(k=0,1,2,),=1200=1.210-7m,例题 阳光垂直照射在空气中的肥皂膜上，膜厚e=3800, 折射率n2=1.33 ，问：肥皂膜的正面和背面各呈什么颜色？,解 正面反射加强，有,在可见光范围内(77003900)的解为 k=1, k=2, =6739 红色 k=3, =40
7、43 紫色 k=4,.,背面透射加强=反射减弱，于是有,在可见光范围内(77003900)的解为 k=1, k=2, =5054 绿色 k=3, .,例题如图所示，在折射率为1.50的平板玻璃表面有一层厚度为300nm，折射率为1.22的均匀透明油膜，用白光垂直射向油膜，问： 1)哪些波长的可见光在反射光中产生相长干涉? 2)哪些波长的可见光在透射光中产生相长干涉? 3)若要使反射光中=550nm的光产生相消干涉，油膜的最小厚度为多少?,解：(1)因反射光之间没有半波损失，由垂直入射i=0，得反射光相长干涉的条件为,故反射中红光产生相长干涉。,(2)对于透射光，相干条件为：,(3)由反射相消干
8、涉条件为：,显然k=0所产生对应的厚度最小，即,例波长为 的点光源S与屏的距离为L，一反射镜C与屏垂直放置，直接来自光源的光线SP与镜面平行，且与从镜面反射的光线相遇相干。设，L=1m，d=410-3m，试讨论P点干涉结果？屏幕上相邻明条纹的间距为多少？,解： S为虚光源，相干光视为由S 、S 分别发出。,故，P点为暗条纹,满足,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。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？,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400700nm,波长412.5nm的可见光有增反。,结果,代入d和n2 求得：,例 在玻璃表面上镀一层折射率为2.35的硫化锌透明膜可增强反射。设一束波长为6000 的单色光从空气中垂直照射到介质膜上，并用照度表测量透射光的强度，当介质膜的厚度逐渐增大时，透射光的强度发生时强、时弱的变化。求：当观察到透射光的强度第三次出现最弱时，介质膜已镀了多厚？,解：,反射光强与透射光强始终互补，由题知，反射光应三次出现最强,取 K= 3，,
