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等倾干涉-光学课件

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等倾干涉-光学课件_第1页
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欢迎专家指导杨 昭第一章 光的干涉本课内容: §1-7 分振幅薄膜干涉(一)等倾干涉光的干涉复习1、光的频率相同2、相位差恒定3、存在相互平行的光振动分量结果:相干叠加,在空间产生光强明暗相间的周期性变化图样光学系统 0光学系统 1光学系统 2PS分波面干涉——同一波面上取两个点,将这两个点作为新的光源,即从同一波面上将一列波中分出两列相干波(只利用了入射光的一小部分,效率比较低)分振幅干涉——将整个波列分解(一般分成反射、折射两部分)让其相遇后叠加(优点:可以充分利用入射光的光能来产生干涉)一、常见的分振幅干涉现象§1-7 分振幅薄膜干涉(一)——等倾干涉肥皂泡上的彩色水面上油膜的彩色鸟儿颈部羽毛的彩色二、分振幅干涉1、光和薄膜是本类干涉现象产生的两个必要条件2、分振幅干涉:一列波按照振幅的不同被分成两部分(次波),两次波分别走过不同的光程后,重新叠加并发生干涉3、常见的分振幅方法:光学介质分界面的反射和折射4、常见的分振幅干涉:等倾干涉、等厚干涉外介质 n1光学膜 n2基底 n3h几何厚度三、单色点光源引起的等倾干涉现象凡是在透镜L2的焦点S’处能相遇而进行叠加的光,都是平行射向透 镜的,它们相对于透镜的光轴有相同的倾角,这种干涉为等倾干涉光学薄膜分类 根据光学介质薄膜所处环境介质的光学性质不同,可分为: 光密膜(n1 n3), 光疏膜(n1 > n2 n2 > n3 )反射的性质分为两种:(1)光由光密介质射向与光疏介质分界面时的反射(2)光由光疏介质射向与光密介质分界面时的反射。

当a1和a2分别在上、下表面的反射性质相反时,两反射光振动方向相反, 相当于a1和a2之间产生了额外相位差π或光程差λ/2;当a1和a2分别在上、下表面的反射性质相同时,两反射光振动方向相同, a1和 a2之间无额外相位差或光程差简而言之,n1n3 或 n1>n2n2>n3 时,无额外程差注意: 此为一个半波损的情况,若有两次半波损,则结果调换光程差仅与入射角i 有关,入射角相同的光形成 同一条纹,干涉图样是一些明暗相间的同心圆环LfPorBhn1n1n2 > n1i1i2ACD·a2a1Si1i1i1·i1Pi1fo rhn1n1n2 > n1面光源四、单色发光平面所引起的等倾干涉条纹从面光源上不同点发出的光,只要入射角 i 相同,它们在厚度均匀的膜上下表面反射的光经透镜都将会聚在同一个干涉环上,只是光源上不同点发出的光彼此非相干叠加只要 i 相同,都将会聚在同一个干涉环上,因而明暗对比更鲜明若各发光点的发光强度一定,则 面光源越大,条纹的亮度越高1、干涉条纹分析2、等倾干涉实验装置图3、干涉条纹的特点凡入射角 i 相同的就形成同一条纹,即同一干涉条纹上的 各点都具有同一的倾角——等倾干涉条纹(1)干涉花样是一些明暗相间的同心圆环;(2)h 一定时,干涉级数越高(j 越大),相当于i1越小; (3)等倾干涉条纹定域于无限远处(放透镜在焦平面上,否则无穷远 ) (4)光源的大小对等倾干涉条纹的可见度并无影响。

圆环的的半径:r = f tg i1  f sin i1垂直入射时,i1=0,r(i1=0)=0, 对应条纹中心5)薄膜的厚度对条纹的影响——越薄越易观察到条纹薄膜的厚度 h越大,则 i22-i2’2 的值越小,亦即相邻的亮条纹之间的距离越小,即条纹越密,越不易辨认h 增大时,条纹外冒,中心处明暗交替h 减小时,条纹内缩,中心处明暗交替(6)膜厚变化时,指定级次 j 的条纹移动方向:(7)波长变化时,指定级次j 的条纹移动方向:对指定级次 j 的条纹,j 一定h也一定时,若增大,使 jmax 减小 ,则rj减小将看到 增大时, j 级条纹向内收缩增大时, j 级条纹内缩,中心处明暗交替减小时, j 级条纹外冒,中心处明暗交替对指定级次 j 的条纹,j一定,=j一定若h增 大,使jmax=2n2h/增大,则rj增大将看到 h 增大 时,指定级次 j 的条纹向外扩张五、应用1、镀膜光学元件目的:增加某中心波长附近的光的反射;增加其它 中心波长附近的光的透射干涉滤光片:从复色光中获得准单色光增透膜:增加某波段光的通光量(照相机、望远镜、显 微镜等助视仪器的镜头)增反膜:紫外防护镜、冷光膜、各种面镜。

表现:光学元件镀膜后,在复色光下表面呈现准单色常见的镀膜光学元件:。

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