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1、2、普通光源的发光机制，两个独立光源发出的光不可能产生干涉。1、光是一种电磁波上节回顾上节回顾4、杨氏双缝干涉3、产生相干光的两种方法分波阵面法分振幅法 5、光程相邻两明纹或暗纹的间距： n1n2 n1n2d12ABCDQP薄膜干涉一般分为薄膜干涉一般分为两类，即两类，即等倾干涉等倾干涉和和等厚干涉等厚干涉13.1.4 13.1.4 薄膜干涉薄膜干涉 光程差：光程差：n1n2 n1n2d12ABCDQPn1n2 n1n2d12ABCDQP（半波损失半波损失）：）：情况情况1： n1n2n2n3 无无无无没有没有情况情况3： n1n3 有有无无有有情况情况4： n1n2n3 无无 有有有有产生半
2、波损失的条件：产生半波损失的条件：光光从光疏从光疏介质射介质射向光密向光密介介质，即质，即n1n2；半波损失只发生在半波损失只发生在反射反射光中；光中；对于三种不同的媒质，对于三种不同的媒质，两反射光之间有无半波损两反射光之间有无半波损失的情况如下：失的情况如下：n1n2n2n3 无无n1n3 有有n1n2 n1n2d12ABCDQP（半波损失半波损失）：）：薄膜干涉条件薄膜干涉条件：1 干涉加强：干涉加强：2 干涉减弱：干涉减弱：干涉条件干涉条件 1、等倾干涉、等倾干涉（1 1）等厚时，光程差只决定于入射角，干涉）等厚时，光程差只决定于入射角，干涉条纹与光源位置无关。条纹与光源位置无关。（2
3、 2）反射的相干光束相互平行，干涉条纹是定）反射的相干光束相互平行，干涉条纹是定域在无限远处，在透镜焦平面上的轨迹为域在无限远处，在透镜焦平面上的轨迹为？。薄膜*dn2屏屏透镜n1n2n1SS3单单单单色色色色光光光光源源源源2S1薄膜*dn1n2屏屏透镜SS3单单单单色色色色光光光光源源源源2S1n2n1薄膜*dn2屏屏SS3单单单单色色色色光光光光源源源源2S1n2n1*dn2屏屏n1n2n1SS3单单单单色色色色光光光光源源源源2S1*S12SS3单单单单色色色色光光光光源源源源dn1n2n2n1等倾干涉等倾干涉 条纹条纹屏屏等倾干涉：等倾干涉：条纹级次取决于入射角的干涉。条纹级次取决于
4、入射角的干涉。n1n2d12ABCDQPn134GF透射光的干涉：透射光的干涉：例例1. 用波长为用波长为550nm的黄绿光照射到一肥皂膜上，的黄绿光照射到一肥皂膜上，沿与膜面成沿与膜面成60角的方向观察到膜面最亮。已知肥皂角的方向观察到膜面最亮。已知肥皂膜折射率为膜折射率为1.33，求此膜，求此膜至少至少是多厚？若改为垂直是多厚？若改为垂直观察，求能够使此膜最亮的光波长。观察，求能够使此膜最亮的光波长。解解空气折射率空气折射率n1 1，肥皂膜，肥皂膜折射率折射率n2 = 1.33。i = 30反射光反射光加强条件：加强条件：解得解得肥皂膜的最小厚度（肥皂膜的最小厚度（k = 1）垂直入射：垂
5、直入射： 1 = 649.0 nm （k = 1） 红红2 = 216.3 nm （k = 2） 不可见光不可见光例例2. 平面单色光平面单色光垂直垂直照射在厚度均匀的油膜上，油膜照射在厚度均匀的油膜上，油膜覆盖在玻璃板上。所用光源波长可以连续变化，观察覆盖在玻璃板上。所用光源波长可以连续变化，观察到到500 nm与与700 nm 两波长的光在反射中消失。油膜的两波长的光在反射中消失。油膜的折射率为折射率为1.30，玻璃折射率为，玻璃折射率为1.50，求油膜的厚度。，求油膜的厚度。解：解： n1n2例例2. 平面单色光平面单色光垂直垂直照射在厚度均匀的油膜上，油膜照射在厚度均匀的油膜上，油膜覆
6、盖在玻璃板上。所用光源波长可以连续变化，观察覆盖在玻璃板上。所用光源波长可以连续变化，观察到到500 nm与与700 nm 两波长的光在反射中消失。油膜的两波长的光在反射中消失。油膜的折射率为折射率为1.30，玻璃折射率为，玻璃折射率为1.50，求油膜的厚度。，求油膜的厚度。讨论：厚度为讨论：厚度为d的薄膜，的薄膜，能满足哪几种不同波长的能满足哪几种不同波长的光波干涉相消？光波干涉相消？增增加加减减小小如果波长如果波长700nm对应对应k+1；500nm对应对应k+3。则必。则必然在然在700-500nm之间存在一个波长对应之间存在一个波长对应k+2。500nm700nm解：解：例例2. 平面
7、单色光平面单色光垂直垂直照射在厚度均匀的油膜上，油膜照射在厚度均匀的油膜上，油膜覆盖在玻璃板上。所用光源波长可以连续变化，观察覆盖在玻璃板上。所用光源波长可以连续变化，观察到到500 nm与与700 nm 两波长的光在反射中消失。油膜的两波长的光在反射中消失。油膜的折射率为折射率为1.30，玻璃折射率为，玻璃折射率为1.50，求油膜的厚度。，求油膜的厚度。解：解： n1n2透镜镀膜透镜镀膜 薄膜干涉的应用薄膜干涉的应用 增透膜增透膜反射光干涉相消条件：反射光干涉相消条件：n = 1.38n2 = 1.5n1=1.0最薄的膜层厚度（最薄的膜层厚度（k = 0）为：）为：问问：若反射光相消干涉的条
8、件中：若反射光相消干涉的条件中取取 k=1，膜的厚度为多少？此增，膜的厚度为多少？此增透膜在可见光范围内有没有增反？透膜在可见光范围内有没有增反？例例3.已知已知：用波长：用波长 ，照相机镜头，照相机镜头n3=1.5，其，其上涂一层上涂一层 n2=1.38的氟化镁增透膜，光线垂直入射。的氟化镁增透膜，光线垂直入射。解解：因为：因为 ，所以反射光，所以反射光经历两次半波损失。反射光相干相经历两次半波损失。反射光相干相消的条件是：消的条件是：代入代入k 和和 n2 求得：求得：此膜对反射光相干相长的条件：此膜对反射光相干相长的条件：可见光波长范围可见光波长范围 400800nm波长波长412.5n
9、m的可见光有增反。的可见光有增反。问：问：若反射光相消干涉的条件中若反射光相消干涉的条件中取取 k=1，膜的厚度为多少？，膜的厚度为多少？此增此增透膜在可见光范围内有没有增反？透膜在可见光范围内有没有增反？若若 i 不变而不变而 d 改变改变，就是以平行光照射光学厚度不，就是以平行光照射光学厚度不同的薄膜，在厚度相同的区域里干涉条件都相同同的薄膜，在厚度相同的区域里干涉条件都相同的干涉现象为的干涉现象为等厚干涉等厚干涉。劈尖劈尖 牛顿环牛顿环 dnL二、劈尖二、劈尖夹角很小的两个平面所构成的薄膜夹角很小的两个平面所构成的薄膜空气劈尖空气劈尖平行单色光照射在劈尖上，上、下表面的反射光将平行单色光
10、照射在劈尖上，上、下表面的反射光将产生干涉，厚度为产生干涉，厚度为d 处，两相干光的光程差为处，两相干光的光程差为实心劈尖实心劈尖nnd说明：说明：1.1.劈尖上厚度相同的地方，两相干光的光程差相同，劈尖上厚度相同的地方，两相干光的光程差相同，因此这种因此这种干涉称为干涉称为等厚干涉等厚干涉。条纹为一组平行与棱边。条纹为一组平行与棱边的平行线。的平行线。2 . 由于存在半波损失，棱边上为零级暗纹。由于存在半波损失，棱边上为零级暗纹。任意相邻明条纹对应的任意相邻明条纹对应的厚度差：厚度差：任意相邻明条纹任意相邻明条纹(或暗条或暗条纹纹)之间的距离之间的距离 b为：为：在入射单色光一定时，劈尖的楔
11、角在入射单色光一定时，劈尖的楔角 愈小，则愈小，则b愈大，干涉条纹愈疏；愈大，干涉条纹愈疏； 愈大，则愈大，则b愈小，干涉愈小，干涉条纹愈密。条纹愈密。干涉条纹的移动干涉条纹的移动应该出应该出现现 暗纹暗纹的位置的位置实际的实际的暗纹位暗纹位置置试试件件标标 准准 件件 利用利用干涉现象干涉现象检验平面的检验平面的平整度平整度干涉膨胀仪干涉膨胀仪利用空气劈尖干涉原理测定样品的热膨胀系数利用空气劈尖干涉原理测定样品的热膨胀系数样品样品平板平板玻璃玻璃石英石英圆环圆环空气劈尖空气劈尖 上平板玻璃向上平移上平板玻璃向上平移 /2的距离，上下表面的两反的距离，上下表面的两反射光的光程差增加射光的光程差
12、增加 。劈尖各处的干涉条纹发生。劈尖各处的干涉条纹发生明明暗暗明明(或或暗暗明明暗暗)的变化。如果观察到某处干涉的变化。如果观察到某处干涉条纹移过了条纹移过了N条，即表明劈尖的上表面平移了条，即表明劈尖的上表面平移了N /2的的距离。距离。例例4. 有一玻璃劈尖，夹角有一玻璃劈尖，夹角 = 8 10-6 rad，放在空气，放在空气中。波长中。波长 = 0.589 m 的单色光垂直入射时，测得相的单色光垂直入射时，测得相邻干涉条纹的宽度为邻干涉条纹的宽度为 b = 2.4 mm，求玻璃的折射率。，求玻璃的折射率。解：解：nb空气薄层中，任一厚度空气薄层中，任一厚度 d 处上下表面反射光的干涉条件
13、：处上下表面反射光的干涉条件：三、牛顿环（等厚干涉三、牛顿环（等厚干涉特例特例） 略去略去d2各级明、暗干涉条纹的半径：各级明、暗干涉条纹的半径：随着牛顿环半径的增大，条纹变得越来越密。随着牛顿环半径的增大，条纹变得越来越密。d=0,两反射光的光程差两反射光的光程差 = /2，为，为暗斑暗斑。劈尖干涉劈尖干涉牛顿环牛顿环条纹形状条纹形状直条纹直条纹同心圆同心圆条纹间距条纹间距等间距等间距向外侧逐渐密集向外侧逐渐密集条纹公式条纹公式零级条纹零级条纹暗条纹，直线暗条纹，直线暗斑暗斑条纹形状条纹形状条纹间距条纹间距条纹公式条纹公式零级条纹零级条纹等厚干涉等厚干涉例例1.已知：用紫光照射，借助于低倍测
14、量已知：用紫光照射，借助于低倍测量显微镜测得由中心往外数第显微镜测得由中心往外数第 k 级明环级明环的半径的半径 , k 级往上数级往上数第第16 个明环半径个明环半径 ，平凸透镜的曲率半径平凸透镜的曲率半径 R=2.50m求：紫光的波长？求：紫光的波长？解：根据明环半径公式：解：根据明环半径公式：例例2 、真空中，平板玻璃、真空中，平板玻璃B上对称的放置一圆锥上对称的放置一圆锥A，如，如图，图，为已知，为已知， 很小。当波长为很小。当波长为的单色平行光垂直的单色平行光垂直的射向圆锥时，从上方可观测到干涉条纹。求：的射向圆锥时，从上方可观测到干涉条纹。求：解：厚度为解：厚度为d处的光程差为：处的光程差为：1、明暗条纹的位置，其形状如何？、明暗条纹的位置，其形状如何？rkdAB根据几何关系：根据几何关系：根据干涉条件：根据干涉条件：得出第得出第k级暗纹半径为：级暗纹半径为：条纹间距为：条纹间距为：K=1,2,32、若平凸透镜稍向左倾斜，干涉条纹有何变化？、若平凸透镜稍向左倾斜，干涉条纹有何变化？左边的明暗条纹变稀疏，右边的变密。左边的明暗条纹变稀疏，右边的变密。ridAB
