第十八章第十八章 光的干涉光的干涉§18.2 薄膜干涉薄膜干涉1 第二种获得相干光的方法第二种获得相干光的方法——分振幅法分振幅法I1、、I2 两条反射光线来自同两条反射光线来自同一波列，满足相干条件一波列，满足相干条件分振幅法分振幅法等厚干涉等厚干涉——与与 e 相关相关等倾干涉等倾干涉——与与 相关相关薄膜干涉薄膜干涉——媒质的厚度媒质的厚度 e 很小很小两条光线的光程差与薄两条光线的光程差与薄膜厚度和入射角有关膜厚度和入射角有关§18.2 薄膜干涉薄膜干涉3 1、劈尖的组成、劈尖的组成棱边棱边劈尖角劈尖角两条反射线两条反射线 b1、、b2 的光程差的光程差对于空气劈尖，分析半波损失：对于空气劈尖，分析半波损失：b2 有半波损失有半波损失b1 无半波损失无半波损失式中式中 n 为空气的折射率为空气的折射率演示演示1：实验装置和干涉图样：实验装置和干涉图样§18.2.1 劈尖干涉劈尖干涉 4 暗纹中心暗纹中心明纹中心明纹中心 为平行于棱边的等间距的平行条纹；每条明纹或暗为平行于棱边的等间距的平行条纹；每条明纹或暗纹与一定的薄膜厚度纹与一定的薄膜厚度 e 相对应，因而称为相对应，因而称为等厚条纹等厚条纹。
棱边处为暗条纹：棱边处为暗条纹：干涉图样：干涉图样：2、劈尖的干涉条纹、劈尖的干涉条纹5 3.3.相邻两明纹相邻两明纹( (或暗纹或暗纹) )所对应的膜的厚度差所对应的膜的厚度差4.4.相邻两明纹相邻两明纹( (或暗纹或暗纹) )间距离间距离(1)条纹是等间距的条纹是等间距的(2) 条纹间距与条纹间距与 有关有关演示演示16 5、劈尖的应用、劈尖的应用应用应用1：：测量细丝的直径测量细丝的直径7 受热膨胀受热膨胀干涉条纹移动干涉条纹移动玻璃板右端玻璃板右端向上移动向上移动应用应用 2：测长度微小变化：测长度微小变化膨胀前膨胀前膨胀后膨胀后相邻两明纹相邻两明纹( (或或暗纹暗纹) )所对应的所对应的膜的厚度差膜的厚度差热胀系数：热胀系数：8 条纹偏向空气薄膜较厚的方条纹偏向空气薄膜较厚的方向，表示平面上有向，表示平面上有凸凸起斑痕起斑痕条纹偏向空气劈尖棱边方条纹偏向空气劈尖棱边方向，表示平面上有向，表示平面上有凹凹坑坑应用应用3 3：检查光学平面的缺陷：检查光学平面的缺陷凹陷深度凹陷深度返回返回9 例例1单色光垂直照射，条纹间距单色光垂直照射，条纹间距(2)、若劈尖长、若劈尖长 L=35mm，能见到明条纹和暗条纹各多少条？，能见到明条纹和暗条纹各多少条？(1)、求波长？、求波长？b1 有半波损失、有半波损失、 b2 无半波损失，无半波损失，e = 0 时为暗纹。
时为暗纹玻璃劈尖如图玻璃劈尖如图能见到明条纹能见到明条纹 14 条，暗条纹条，暗条纹 15 条返回返回10 o(明明环环)(暗环暗环)(明纹明纹)(暗纹暗纹)(等厚干涉等厚干涉)§18.2.2 牛顿环牛顿环 11 1.1.牛顿环的分布特点：牛顿环的分布特点：级次级次——内低外高内低外高讨论：讨论：2. 对劈尖和对劈尖和牛顿环，均可在牛顿环，均可在透射光中看到干涉条纹透射光中看到干涉条纹. 但条纹的明暗与反射时相反但条纹的明暗与反射时相反间距间距——内疏外密内疏外密(明纹明纹)(暗纹暗纹)12 应用应用：： (1).利用牛顿环测平凸透镜的曲率半利用牛顿环测平凸透镜的曲率半径径(明纹明纹)(暗纹暗纹)13 环纹外扩：环纹外扩：要打磨中央部分要打磨中央部分压压环纹内缩：环纹内缩：要打磨边缘部分要打磨边缘部分 (2). (2).牛顿环在光学冷加工中的应用牛顿环在光学冷加工中的应用压压返回返回14 例例2牛顿环的暗环半径牛顿环的暗环半径求：透镜的曲率半径求：透镜的曲率半径 R=?牛顿环暗环条件：牛顿环暗环条件：返回返回15 薄膜干涉的几种情况：1、、 n1>n
半波损失2、、 n1n2 : :b b1 有有半波损失；半波损失；b b2 无无半波损失半波损失16 3、、 n1n>n2 : :b b1 无无半波损失；半波损失；b b2 无无半波损失半波损失17 b b1、、b b2 一一有一无有一无半波损失：半波损失： 等厚干涉长消条件：等厚干涉长消条件：b b1、、b b2 都都有有或或都无都无半波损失：半波损失：18 适当的选取适当的选取可以使得某种波长的光可以使得某种波长的光b1、、b2 干涉加强干涉加强c1、、c2 干涉减弱干涉减弱增反膜增反膜b1、、b2 干涉减弱干涉减弱c1、、c2 干涉加强干涉加强增透膜增透膜光的能量：光的能量：入射入射=反射反射+ 透射透射 + 吸收吸收某些场合希望透射光加强，某些场合希望透射光加强，例如：各种摄像镜头；例如：各种摄像镜头；某些场合希望反射光加强，某些场合希望反射光加强，例如：车窗、太阳镜例如：车窗、太阳镜…§18.2.3 增透膜、增反膜增透膜、增反膜19 1、增透膜、增透膜b1、、b2 都有半波损失都有半波损失反射光的光程差：反射光的光程差：此时反射光最弱此时反射光最弱理论上可以证明，当：理论上可以证明，当：时时c1无半波损失，无半波损失，c2有半波损失有半波损失，透射光满足加强条件：，透射光满足加强条件：20 2、增反膜、增反膜实验表明：实验表明：越大、反射越强越大、反射越强实际采用实际采用b1 有半波损失有半波损失，，b2 无半波损失无半波损失反射光加强反射光加强透射光减弱透射光减弱返回返回21 蓝色光反射加强蓝色光反射加强时在可见光区时在可见光区镀膜困难镀膜困难例例3. 为了增加照相机镜头的透射光强度，在镜头上为了增加照相机镜头的透射光强度，在镜头上( n3=1.52)镀一层镀一层MgF2薄膜薄膜(n2=1.38)，使对人眼和，使对人眼和照相底片最敏感的照相底片最敏感的 =5500 的反射 的反射最小最小求：薄膜的厚度是多少？这种膜使什么波长的光反射加强？求：薄膜的厚度是多少？这种膜使什么波长的光反射加强？解：解：返回返回22 等倾干涉等倾干涉平行光垂直入射，平行光垂直入射，入射角不变入射角不变；；两条反射光线的光程差随两条反射光线的光程差随薄膜厚薄膜厚度变化度变化；；每一条干涉条纹与一定的薄膜厚每一条干涉条纹与一定的薄膜厚度相对应。
度相对应薄膜厚度均匀薄膜厚度均匀，，e 为常量；为常量；两条反射光线的光程差随光线两条反射光线的光程差随光线入射角变化入射角变化；；每一条干涉条纹与一定的光线入射角相对应每一条干涉条纹与一定的光线入射角相对应等厚干涉等厚干涉等倾干涉等倾干涉23 24 明条纹明条纹暗条纹暗条纹式中式中都是常量都是常量,只有入射角只有入射角 i 是变量是变量 倾角相同的入射光线，反射光线的光程差相等；倾角相同的入射光线，反射光线的光程差相等；或者说，对于同一级干涉条纹，各点对应同一倾角；或者说，对于同一级干涉条纹，各点对应同一倾角；因此，称为因此，称为等倾条纹等倾条纹结论：结论：等倾条纹是一组明暗相间、内疏外密的圆环（等倾条纹是一组明暗相间、内疏外密的圆环（k k内高外低）内高外低）25 小结小结：：1 .劈尖干涉劈尖干涉光程差光程差(明纹明纹)(暗纹暗纹)相邻暗相邻暗( (明明) )纹间的厚度差：纹间的厚度差：l 为相邻为相邻暗暗( (明明) )条条纹间距纹间距 为平行于棱边的等间距的明暗相间的平行条纹；每为平行于棱边的等间距的明暗相间的平行条纹；每条明纹或暗纹与一定的薄膜厚度条明纹或暗纹与一定的薄膜厚度 e 相对应，因而称为相对应，因而称为等厚条纹等厚条纹。
条纹特征：条纹特征：26 二、二、牛顿环牛顿环o(明明环环)(暗环暗环)(明环明环)(暗环暗环)(等厚干涉等厚干涉)返回返回27 。