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1、17.3 由分振幅法产生的干涉由分振幅法产生的干涉薄膜干涉薄膜干涉DC34E5A1B2PL一一 平行平面膜干涉平行平面膜干涉1 光程差光程差17.3 由分振幅法产生的光的干涉由分振幅法产生的光的干涉薄膜干涉薄膜干涉 反射光的光程差反射光的光程差根据具体根据具体情况而定情况而定17.3 由分振幅法产生的光的干涉由分振幅法产生的光的干涉薄膜干涉薄膜干涉明纹中心明纹中心暗纹中心暗纹中心2 产生明、暗纹的条件产生明、暗纹的条件17.3 由分振幅法产生的光的干涉由分振幅法产生的光的干涉薄膜干涉薄膜干涉讨论讨论 上式仅适用于上式仅适用于 的情况的情况附加的光程差附加的光程差 根据具体情况而定根据具体情况而
2、定 由公式可以推出等厚、等倾干涉两种情由公式可以推出等厚、等倾干涉两种情况况,还可以推出垂直入射的情况还可以推出垂直入射的情况.17.3 由分振幅法产生的光的干涉由分振幅法产生的光的干涉薄膜干涉薄膜干涉(1) 薄膜厚度均匀薄膜厚度均匀(e一定一定) 随入射角随入射角 i 变变化化同一入射角同一入射角i 对应同一干涉条纹对应同一干涉条纹干涉条纹为一组同心圆环干涉条纹为一组同心圆环等倾干涉等倾干涉 (2) 入射角入射角i一定一定(平行光入射平行光入射), 随随薄膜薄膜厚度厚度e 变化变化薄膜同一厚度处对应同一干涉条纹薄膜同一厚度处对应同一干涉条纹薄膜不同厚度处对应不同干涉条纹薄膜不同厚度处对应不同
3、干涉条纹等厚干涉等厚干涉17.3 由分振幅法产生的光的干涉由分振幅法产生的光的干涉薄膜干涉薄膜干涉3 关于透射光的光程差关于透射光的光程差 透透射光的光程差射光的光程差相长干涉相长干涉 明纹中心明纹中心相消干涉相消干涉 暗纹中心暗纹中心17.3 由分振幅法产生的光的干涉由分振幅法产生的光的干涉薄膜干涉薄膜干涉 所以同等情况下所以同等情况下,在反射方向上发生相消在反射方向上发生相消干涉干涉,则在透射方向发生相长干涉则在透射方向发生相长干涉.注意：注意：透射光和反射光干涉具有互补透射光和反射光干涉具有互补 性性 ,符合能量守恒定律符合能量守恒定律.当当 时时4 光线垂直入射光线垂直入射当当 时时1
4、7.3 由分振幅法产生的光的干涉由分振幅法产生的光的干涉薄膜干涉薄膜干涉17.3 由分振幅法产生的光的干涉由分振幅法产生的光的干涉薄膜干涉薄膜干涉5 应用应用(1) 增透膜增透膜 利用薄膜上、下表面反射光的光程差符合利用薄膜上、下表面反射光的光程差符合相消干涉条件来减少反射相消干涉条件来减少反射,从而使透射增强从而使透射增强空气空气玻璃玻璃：光学厚度光学厚度17.3 由分振幅法产生的光的干涉由分振幅法产生的光的干涉薄膜干涉薄膜干涉(2) 增反膜增反膜 利用薄膜上、下表面反射光的光程差满足利用薄膜上、下表面反射光的光程差满足相长干涉相长干涉,因此反射光因干涉而加强因此反射光因干涉而加强.空气空气
5、玻璃玻璃17.3 由分振幅法产生的光的干涉由分振幅法产生的光的干涉薄膜干涉薄膜干涉 为了增加反射为了增加反射,可以镀多层膜可以镀多层膜,膜膜层越多层越多,反射率越反射率越高高但由于吸收但由于吸收,一般一般只镀只镀15到到17层层.空气空气玻璃玻璃 每一层的光学厚每一层的光学厚度都是度都是17.3 由分振幅法产生的光的干涉由分振幅法产生的光的干涉薄膜干涉薄膜干涉取取 例例1:利用薄膜干涉可以提高光学器件的透光利用薄膜干涉可以提高光学器件的透光率率,为了增加透射率为了增加透射率,求氟化镁膜的最小厚度求氟化镁膜的最小厚度. 已知已知 空气空气氟化镁氟化镁 反射减弱反射减弱解解 :则则(增强增强)氟化
6、镁为增透膜氟化镁为增透膜23 玻璃玻璃 例例 2: 一油轮漏出的油一油轮漏出的油(折射率折射率n1=1.20)污污染了某海域染了某海域, 在海水在海水(n2=1.30)表面形成一层表面形成一层薄薄的油污薄薄的油污. (1)如果太阳正位于海域上空如果太阳正位于海域上空,一直升飞一直升飞机的驾驶员从机上向正下方观察机的驾驶员从机上向正下方观察,他所正对的他所正对的油层厚度为油层厚度为460 nm,则他将观察到油层呈什么则他将观察到油层呈什么颜色颜色? (2)如果一潜水员潜入该区域水下如果一潜水员潜入该区域水下,并向并向正上方观察正上方观察,又将看到油层呈什么颜色又将看到油层呈什么颜色?17.3 由
7、分振幅法产生的光的干涉由分振幅法产生的光的干涉薄膜干涉薄膜干涉绿色绿色已知已知: n1=1.20n2=1.30e=460 nm解解: (1)17.3 由分振幅法产生的光的干涉由分振幅法产生的光的干涉薄膜干涉薄膜干涉红光红光紫光紫光紫紫红红色色增强增强(2) 透射光的光程差透射光的光程差17.3 由分振幅法产生的光的干涉由分振幅法产生的光的干涉薄膜干涉薄膜干涉SM劈尖角劈尖角17.3 由分振幅法产生的光的干涉由分振幅法产生的光的干涉薄膜干涉薄膜干涉1 劈劈 尖干涉尖干涉二二 等厚干涉等厚干涉17.3 由分振幅法产生的光的干涉由分振幅法产生的光的干涉薄膜干涉薄膜干涉光程差光程差明纹明纹暗纹暗纹17
8、.3 由分振幅法产生的光的干涉由分振幅法产生的光的干涉薄膜干涉薄膜干涉 棱边处棱边处: 为暗纹为暗纹.(1)条纹特点条纹特点:(明纹明纹)(暗纹暗纹)17.3 由分振幅法产生的光的干涉由分振幅法产生的光的干涉薄膜干涉薄膜干涉lek+1eek(2) 相邻明纹相邻明纹(暗纹暗纹)间间空气层的厚度差空气层的厚度差 (3) 条纹间距条纹间距(4) 干涉条纹的移干涉条纹的移动动以明条纹条件为例以明条纹条件为例:两边取变量两边取变量当当 条纹级数改变一级某处厚度改变条纹级数改变一级某处厚度改变 .条纹左条纹左移一级厚度增加移一级厚度增加 ,条纹右移一级厚度减少条纹右移一级厚度减少17.3 由分振幅法产生的
9、光的干涉由分振幅法产生的光的干涉薄膜干涉薄膜干涉17.3 由分振幅法产生的光的干涉由分振幅法产生的光的干涉薄膜干涉薄膜干涉 17.3 由分振幅法产生的光的干涉由分振幅法产生的光的干涉薄膜干涉薄膜干涉(5) 应用应用a 测微小厚度测微小厚度例例1 P582例例17.3.5 在半导体元件生产中在半导体元件生产中,为了测定硅片为了测定硅片( )上的上的 薄膜的厚度薄膜的厚度,将该薄膜的将该薄膜的一端腐蚀成台阶状的劈尖一端腐蚀成台阶状的劈尖,如图所示如图所示.已知已知 的折射率的折射率 ,用波长用波长 的钠的钠黄光垂直照射后黄光垂直照射后,观察到整个观察到整个 劈尖上出现劈尖上出现 条暗纹条暗纹,第第
10、 条暗纹出现在劈尖斜边最上端点条暗纹出现在劈尖斜边最上端点 处处,求求: 薄膜的厚度薄膜的厚度 17.3 由分振幅法产生的光的干涉由分振幅法产生的光的干涉薄膜干涉薄膜干涉解解: 由题意由题意 ,因而在因而在 薄膜上下薄膜上下表面的反射光相对于入射光都有半波损失表面的反射光相对于入射光都有半波损失,所以有所以有明纹明纹暗纹暗纹第第9条暗纹对应于条暗纹对应于17.3 由分振幅法产生的光的干涉由分振幅法产生的光的干涉薄膜干涉薄膜干涉注意：注意：这里的解法与书上解法的不同这里的解法与书上解法的不同(答案：薄膜厚度为答案：薄膜厚度为 )问题问题:如如 点出现第点出现第9条明纹呢条明纹呢?17.3 由分振
11、幅法产生的光的干涉由分振幅法产生的光的干涉薄膜干涉薄膜干涉b 检验光学元件表面的平整度检验光学元件表面的平整度判断待测平板上表面缺陷是凸形的判断待测平板上表面缺陷是凸形的17.3 由分振幅法产生的光的干涉由分振幅法产生的光的干涉薄膜干涉薄膜干涉17.3 由分振幅法产生的光的干涉由分振幅法产生的光的干涉薄膜干涉薄膜干涉2 牛顿环牛顿环显微镜显微镜SLM 半透半透半反镜半反镜T(1) 牛顿环实验装置牛顿环实验装置17.3 由分振幅法产生的光的干涉由分振幅法产生的光的干涉薄膜干涉薄膜干涉(2) 光程差光程差暗纹暗纹明纹明纹R17.3 由分振幅法产生的光的干涉由分振幅法产生的光的干涉薄膜干涉薄膜干涉R
12、明环半径明环半径暗环半径暗环半径条纹内疏外密条纹内疏外密er17.3 由分振幅法产生的光的干涉由分振幅法产生的光的干涉薄膜干涉薄膜干涉 a 从反射光中观测从反射光中观测,中心点是暗点中心点是暗点,从透从透射光中观测射光中观测,中心点是暗点还是亮点中心点是暗点还是亮点? b 将牛顿环置于将牛顿环置于 的液体中的液体中,条纹如条纹如何变何变?( )问题问题:17.3 由分振幅法产生的光的干涉由分振幅法产生的光的干涉薄膜干涉薄膜干涉 (3) 应用例子应用例子:可以用来测量光波波长可以用来测量光波波长,用于检测透镜质量用于检测透镜质量,测曲率半径等测曲率半径等. 测量透镜的曲率半径测量透镜的曲率半径观
13、察暗环半径观察暗环半径17.3 由分振幅法产生的光的干涉由分振幅法产生的光的干涉薄膜干涉薄膜干涉注意：注意： (1) 半波损失需具体问题具体分析半波损失需具体问题具体分析.17.3 由分振幅法产生的光的干涉由分振幅法产生的光的干涉薄膜干涉薄膜干涉(2)牛顿环类型讨论牛顿环类型讨论o1o2R1R2e1e2rr存在如下关系式存在如下关系式a17.3 由分振幅法产生的光的干涉由分振幅法产生的光的干涉薄膜干涉薄膜干涉re2e1o2o1R2R1b 存在如下关系式存在如下关系式17.3 由分振幅法产生的光的干涉由分振幅法产生的光的干涉薄膜干涉薄膜干涉 例例2:已知用紫光照射已知用紫光照射,用显微镜测得由中心用显微镜测得由中心往往外数第外数第 k 级明环的半径级明环的半径 ,k 级往级往上数第上数第16 个明环半径个明环半径 ,平凸透镜平凸透镜的曲率半径的曲率半径R=2.50m.求求:紫光的波长紫光的波长?解解:根据明环半径公式得根据明环半径公式得
