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1、第第10章章 波动光学波动光学10.2 光程光程 薄膜的等厚干涉薄膜的等厚干涉一一 光程光程光在真空中的速度光在真空中的速度光在介质中的速度光在介质中的速度真空中的波长真空中的波长介质的折射率介质的折射率介质中的波长介质中的波长*P*第第10章章 波动光学波动光学10.2 光程光程 薄膜的等厚干涉薄膜的等厚干涉 波程差波程差 相位差相位差 物理意义物理意义：光程就是光在媒质中通：光程就是光在媒质中通过的几何路程过的几何路程 , 按波数相等折合到真空按波数相等折合到真空中的路程中的路程.*P*介质中的波长介质中的波长1) 光程光程: 媒质折射率与光的几何路程之积媒质折射率与光的几何路程之积 =第
2、第10章章 波动光学波动光学10.2 光程光程 薄膜的等厚干涉薄膜的等厚干涉2）光程差）光程差 (两光程之差两光程之差)光程差光程差*P* 干涉干涉加强加强相位差相位差 干涉干涉减弱减弱第第10章章 波动光学波动光学10.2 光程光程 薄膜的等厚干涉薄膜的等厚干涉AB二二 透镜不引起附加的光程差透镜不引起附加的光程差AB焦平面焦平面第第10章章 波动光学波动光学10.2 光程光程 薄膜的等厚干涉薄膜的等厚干涉三三 薄膜的等厚干涉薄膜的等厚干涉第第10章章 波动光学波动光学10.2 光程光程 薄膜的等厚干涉薄膜的等厚干涉SM劈尖角劈尖角1、 空气劈空气劈 尖尖明纹明纹暗纹暗纹第第10章章 波动光
3、学波动光学10.2 光程光程 薄膜的等厚干涉薄膜的等厚干涉劈尖干涉劈尖干涉（明纹）（明纹）（暗纹）（暗纹）讨论讨论 1）劈尖）劈尖为暗纹为暗纹.第第10章章 波动光学波动光学10.2 光程光程 薄膜的等厚干涉薄膜的等厚干涉3）条纹间距（明纹或暗纹）条纹间距（明纹或暗纹）2）相邻明纹（暗纹）间的厚度差）相邻明纹（暗纹）间的厚度差劈尖干涉劈尖干涉第第10章章 波动光学波动光学10.2 光程光程 薄膜的等厚干涉薄膜的等厚干涉 每一条每一条每一条每一条纹对应劈尖纹对应劈尖纹对应劈尖纹对应劈尖内的一个厚内的一个厚内的一个厚内的一个厚度，当此厚度，当此厚度，当此厚度，当此厚度位置改变度位置改变度位置改变度
4、位置改变时，对应的时，对应的时，对应的时，对应的条纹随之移条纹随之移条纹随之移条纹随之移动动动动. . . 4 ）干涉条纹的移动）干涉条纹的移动第第10章章 波动光学波动光学10.2 光程光程 薄膜的等厚干涉薄膜的等厚干涉SM劈尖角劈尖角劈劈 尖尖明纹明纹暗纹暗纹第第10章章 波动光学波动光学10.2 光程光程 薄膜的等厚干涉薄膜的等厚干涉劈尖干涉劈尖干涉（明纹）（明纹）（暗纹）（暗纹）讨论讨论 1）劈尖）劈尖为暗纹为暗纹.第第10章章 波动光学波动光学10.2 光程光程 薄膜的等厚干涉薄膜的等厚干涉3）条纹间距（明纹或暗纹）条纹间距（明纹或暗纹）2）相邻明纹（暗纹）间的厚度差）相邻明纹（暗纹
5、）间的厚度差劈尖干涉劈尖干涉第第10章章 波动光学波动光学10.2 光程光程 薄膜的等厚干涉薄膜的等厚干涉 每一条每一条每一条每一条纹对应劈尖纹对应劈尖纹对应劈尖纹对应劈尖内的一个厚内的一个厚内的一个厚内的一个厚度，当此厚度，当此厚度，当此厚度，当此厚度位置改变度位置改变度位置改变度位置改变时，对应的时，对应的时，对应的时，对应的条纹随之移条纹随之移条纹随之移条纹随之移动动动动. . . 4 ）干涉条纹的移动）干涉条纹的移动第第10章章 波动光学波动光学10.2 光程光程 薄膜的等厚干涉薄膜的等厚干涉 例例 1 有一玻璃劈尖有一玻璃劈尖 , 放在空气中放在空气中 , 劈尖夹劈尖夹角角 , 用波
6、长用波长 的单色光垂直的单色光垂直入射时入射时 , 测得干涉条纹的宽度测得干涉条纹的宽度 , 求求 这这玻璃的玻璃的 折射率折射率.解解第第10章章 波动光学波动光学10.2 光程光程 薄膜的等厚干涉薄膜的等厚干涉2）测膜厚）测膜厚1）干涉膨胀仪）干涉膨胀仪 劈尖干涉的应用劈尖干涉的应用劈尖干涉的应用劈尖干涉的应用第第10章章 波动光学波动光学10.2 光程光程 薄膜的等厚干涉薄膜的等厚干涉空气空气 3）检验光学元件表面的平整度）检验光学元件表面的平整度4）测细丝的直径）测细丝的直径第第10章章 波动光学波动光学10.2 光程光程 薄膜的等厚干涉薄膜的等厚干涉2 2、 牛顿环牛顿环牛顿环牛顿环
7、由一块平板玻璃和一平凸透镜组成由一块平板玻璃和一平凸透镜组成光程差光程差第第10章章 波动光学波动光学10.2 光程光程 薄膜的等厚干涉薄膜的等厚干涉 牛顿环实验装置牛顿环实验装置牛顿环实验装置牛顿环实验装置牛顿环干涉图样牛顿环干涉图样显微镜显微镜SL M半透半透半反镜半反镜T第第10章章 波动光学波动光学10.2 光程光程 薄膜的等厚干涉薄膜的等厚干涉R光程差光程差明纹明纹暗纹暗纹re暗环半径暗环半径明环半径明环半径第第10章章 波动光学波动光学10.2 光程光程 薄膜的等厚干涉薄膜的等厚干涉 4）应用例子）应用例子:可以用来测可以用来测量光波波长，用于检测透镜质量光波波长，用于检测透镜质量
8、，曲率半径等量，曲率半径等. 1）从反射光中观测，中心点是暗点还是亮点？从）从反射光中观测，中心点是暗点还是亮点？从透射光中观测，中心点是暗点还是亮点？透射光中观测，中心点是暗点还是亮点？2）属于等厚干涉，条纹间距不等，为什么？）属于等厚干涉，条纹间距不等，为什么？3）将牛顿环置于）将牛顿环置于 的液体中，条纹如何变？的液体中，条纹如何变？工工工工 件件件件标标标标 准准准准 件件件件暗环半径暗环半径明环半径明环半径讨讨论论第第10章章 波动光学波动光学10.2 光程光程 薄膜的等厚干涉薄膜的等厚干涉 测量透镜的曲率半径测量透镜的曲率半径第第10章章 波动光学波动光学10.2 光程光程 薄膜的
9、等厚干涉薄膜的等厚干涉 例例2 用氦氖激光器发出的波长为用氦氖激光器发出的波长为633nm的单色光的单色光做牛顿环实验，测得第个做牛顿环实验，测得第个 k 暗环的半径为暗环的半径为5.63mm , 第第 k+5 暗环的半径为暗环的半径为7.96mm，求平凸透镜的曲率半径求平凸透镜的曲率半径R.解解第第10章章 波动光学波动光学10.2 光程光程 薄膜的等厚干涉薄膜的等厚干涉SL 例例3 如图所示为测量油膜折射率的实验装置如图所示为测量油膜折射率的实验装置 , 在在平面玻璃片平面玻璃片G上放一油滴，并展开成圆形油膜，在波上放一油滴，并展开成圆形油膜，在波长长 的单色光垂直入射下，从反射光中可的单
10、色光垂直入射下，从反射光中可观察到油膜所形成的干涉条纹观察到油膜所形成的干涉条纹 . 已知玻璃的折射率，已知玻璃的折射率， 问：当油膜中问：当油膜中心最高点与玻璃片的上表心最高点与玻璃片的上表面相距面相距 时，时，干涉条纹如何分布？可见干涉条纹如何分布？可见明纹的条数及各明纹处膜明纹的条数及各明纹处膜厚厚 ? 中心点的明暗程度如中心点的明暗程度如何何 ? 若油膜展开条纹如何若油膜展开条纹如何变化变化?, 油膜的折射率油膜的折射率G第第10章章 波动光学波动光学10.2 光程光程 薄膜的等厚干涉薄膜的等厚干涉解解 1）条纹为同心圆）条纹为同心圆油膜边缘油膜边缘明纹明纹明纹明纹第第10章章 波动光
11、学波动光学10.2 光程光程 薄膜的等厚干涉薄膜的等厚干涉 当当油滴展开时，条纹间距变油滴展开时，条纹间距变大，条纹数减少大，条纹数减少. 由于由于 故可观察到四条明纹故可观察到四条明纹 .第第10章章 波动光学波动光学10.2 光程光程 薄膜的等厚干涉薄膜的等厚干涉总结总结总结总结1）干涉条纹为光程差相同的点的轨迹，即厚）干涉条纹为光程差相同的点的轨迹，即厚度相等的点的轨迹度相等的点的轨迹第第10章章 波动光学波动光学10.2 光程光程 薄膜的等厚干涉薄膜的等厚干涉2）厚度线性增长条纹等间距，厚度非线性增长）厚度线性增长条纹等间距，厚度非线性增长条纹不等间距条纹不等间距3）条纹的动态变化分析（）条纹的动态变化分析（ 变化时）变化时） 第第10章章 波动光学波动光学10.2 光程光程 薄膜的等厚干涉薄膜的等厚干涉4 ）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
