1445薄膜干涉08

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1、1、簿膜干涉现象、簿膜干涉现象14-4 分振幅法产生的光的干涉分振幅法产生的光的干涉、薄膜干涉、薄膜干涉2021/8/21琼海万泉河遭遇油污琼海万泉河遭遇油污 图片说明：图片说明：2005年年1月月16日，日，海南万泉河游乐园附近的海南万泉河游乐园附近的水面上漂移水面上漂移 浓浓的油污使浓浓的油污使养在河边的鲤鱼喘不过气来。养在河边的鲤鱼喘不过气来。 2021/8/222021/8/232021/8/24L2、 薄膜干涉公式薄膜干涉公式DC34A1B2P2021/8/25加加 强强减减 弱弱PLDC34A1B2 反反射光的光程差射光的光程差2021/8/26 透透射光的光程差射光的光程差 注意

2、：注意：透射光和反透射光和反射光干涉具有互射光干涉具有互 补补 性性 ，符合能量守恒定律符合能量守恒定律.根据具体根据具体情况而定情况而定PLDC3E5A1B2F42021/8/27要加要加不加不加 半波损失问题半波损失问题 当光线垂直入射时当光线垂直入射时 3、讨论、讨论232021/8/28 i一定一定, 等厚干涉（重点等厚干涉（重点)*.e一定一定, 等倾干涉（了解）等倾干涉（了解）5、 应用：增透膜和增反膜应用：增透膜和增反膜利用薄膜干涉可以提高光学器件的透光率和反光率利用薄膜干涉可以提高光学器件的透光率和反光率 .4、 分类分类2021/8/292021/8/210（增强增强）氟化镁

3、为增透膜氟化镁为增透膜例例 1 为了增加透射率为了增加透射率 , 求求 氟化镁膜的最小厚度氟化镁膜的最小厚度.已知已知 空气空气,氟化镁氟化镁 ,解解 23玻璃玻璃2021/8/211对可见光无增反作用对可见光无增反作用氟化镁为增透膜氟化镁为增透膜23玻璃玻璃此膜对可见光有无增反作用？此膜对可见光有无增反作用？2021/8/212解解 (1) 例例2 一油轮漏出的油一油轮漏出的油(折射率折射率 =1.20)污染了某污染了某海域海域, 在海水在海水( =1.30)表面形成一层薄薄的油污表面形成一层薄薄的油污. (1) 如果太阳正位于海域上空如果太阳正位于海域上空,一直升飞机的驾一直升飞机的驾驶员

4、从机上向下观察驶员从机上向下观察,他所正对的油层厚度为他所正对的油层厚度为460nm,则他将观察到油层呈什么颜色则他将观察到油层呈什么颜色? (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,又将看到油又将看到油层呈什么颜色层呈什么颜色?绿色绿色2021/8/213(2) 透射光的光程差透射光的光程差红光红光紫光紫光紫紫红红色色2021/8/214例例 3，有有n=1.33n=1.33的油膜的油膜( (均匀厚度均匀厚度),),当我们的观察当我们的观察方向与膜面法线成方向与膜面法线成 角时角时, ,可见到油膜反射的可见到油膜反射的光呈波长为光呈波长为50005000埃的绿光埃的绿光.

5、 .求此时薄膜的最小厚度求此时薄膜的最小厚度; ;当从法线方向观察时当从法线方向观察时, ,反射光的颜色又如何反射光的颜色又如何? ?解解(1)2021/8/215 (2)垂直入射时垂直入射时 ,i=02021/8/216薄膜干涉公式：薄膜干涉公式：e一定一定, 等倾干涉（了解）等倾干涉（了解）; i一定一定, 等厚干涉（重点等厚干涉（重点)*.=2021/8/217二）等厚干涉二）等厚干涉设每一干涉条纹对应的薄膜厚度分别为：设每一干涉条纹对应的薄膜厚度分别为：=明纹明纹暗纹暗纹(1)1）劈尖干涉）劈尖干涉=2021/8/218SM劈尖角劈尖角明纹明纹暗纹暗纹=设每一干涉条纹对应的薄膜厚度分别

6、为：设每一干涉条纹对应的薄膜厚度分别为：2021/8/219如条纹间距离为如条纹间距离为由明纹公式：由明纹公式：(2)(4)(3)(5)(4)式式-(3)式式:代入（代入（2）：）：2021/8/220劈尖的等厚干涉条纹是等间距的平行于棱边的直劈尖的等厚干涉条纹是等间距的平行于棱边的直条纹，劈棱处为暗条纹。条纹，劈棱处为暗条纹。膜越厚处，干涉级次越高。膜越厚处，干涉级次越高。已知条纹间距，测出劈尖长度已知条纹间距，测出劈尖长度L，得到明纹或暗，得到明纹或暗纹总数纹总数劈尖干涉图象特点：劈尖干涉图象特点：2021/8/221讨论：讨论：薄膜厚度增加时，条纹下移；厚度减小时，条纹薄膜厚度增加时，条

7、纹下移；厚度减小时，条纹上移。上移。 薄膜的薄膜的 增加时，条纹下移，增加时，条纹下移， 减小时，条纹减小时，条纹上移。上移。从视场中移动了从视场中移动了m个个条纹，薄膜厚度改变条纹，薄膜厚度改变了：了：2021/8/222dL用测微显微镜测出用测微显微镜测出L、，即可得到，即可得到d纸纸n=1应用：应用：a）测量微小厚度）测量微小厚度2021/8/223被检体被检体被检体被检体被检体被检体被检体被检体2）检查平面与直角）检查平面与直角(检验工件表面的平整度检验工件表面的平整度)2021/8/224被检体被检体被检体被检体标标准准角角规规标标准准角角规规2021/8/225 例例1) 一劈尖一

8、劈尖,有有=7000埃的埃的单单色光垂直入射色光垂直入射,已已知知d=0.005m, n2 =1.5,=0.001rad.求：求：(1)明明 条条纹纹数目数目;(2)明条明条纹间纹间距距.解(1)(2)练习十三练习十三2021/8/2262）牛顿环）牛顿环A-曲率半径很大的凸透镜曲率半径很大的凸透镜1、装置和现象：、装置和现象：B-平面光学玻璃平面光学玻璃AB干涉图样：干涉图样：半反半反射镜射镜显显微微镜镜r随着随着r的增加而变密！的增加而变密！2021/8/227RORO2、明暗环条件、明暗环条件设设n2=1，由垂直入射时的干涉条件：，由垂直入射时的干涉条件：明纹明纹(1)暗纹暗纹(2)n=

9、12021/8/228RORO明纹明纹(1)暗纹暗纹(2)由图：由图：明环明环暗环暗环代入（代入（1）、（）、（2）式：）式：2021/8/229讨论：讨论：2）干涉级高的环间的间距小，即随着干涉级高的环间的间距小，即随着r的增加条纹变密的增加条纹变密.明环明环暗环暗环RORO1）中央接触处为零级暗斑；）中央接触处为零级暗斑；以以O点为圆心，明暗相间、内疏外密的同心圆环。点为圆心，明暗相间、内疏外密的同心圆环。2021/8/230RORO明环明环暗环暗环3）白光入射将出现由白光入射将出现由紫到红紫到红的的彩色条纹。彩色条纹。应用：应用：测量透镜曲率半径；测量透镜曲率半径；2021/8/231被

10、检体被检体被检体被检体被检体被检体被检体被检体标准透镜标准透镜2021/8/232例例 1，用曲率半径为，用曲率半径为R4.5m的平凸透镜做牛的平凸透镜做牛顿环实验，测得第顿环实验，测得第k级暗环半径级暗环半径rk=4.95nm，第第k5级暗环半径级暗环半径rk56.065nm，问所用单，问所用单色光的波长？环数色光的波长？环数k值？值？解：解：2021/8/233例例2，在一块光平玻璃板，在一块光平玻璃板B上，端正地放一锥顶上，端正地放一锥顶角很大的圆锥形平凸透镜角很大的圆锥形平凸透镜A，在，在A、B间形成劈角间形成劈角很小的空气薄层，如图，当波长为很小的空气薄层，如图，当波长为单色光垂单色

11、光垂直射向平凸透镜时，可以观测到透镜锥面上出现直射向平凸透镜时，可以观测到透镜锥面上出现干涉条纹，求干涉条纹，求 （1）画出干涉条纹的大致分布，）画出干涉条纹的大致分布，并说明条纹主要特征；并说明条纹主要特征；2）计算明暗条纹的位置；）计算明暗条纹的位置；3）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？er2021/8/234（1）干涉条纹特点：接触点是暗斑，干涉条纹）干涉条纹特点：接触点是暗斑，干涉条纹是以接触点为圆心的一系列同心同环。是以接触点为圆心的一系列同心同环。er2021/8/235例例3，在平面玻璃板片，在平面玻璃板片MN放一油滴，当油滴展放一

12、油滴，当油滴展开成圆形油膜时，在波长开成圆形油膜时，在波长600nm的单色光的单色光垂直入射下，从反射光中观察油膜所形成的干垂直入射下，从反射光中观察油膜所形成的干涉条纹，已知玻璃折射率涉条纹，已知玻璃折射率n31.50，油膜的折，油膜的折射率射率n21.20，试问，试问 (1)此为等倾干涉还是等此为等倾干涉还是等厚干涉？（厚干涉？（2）当油膜中心最高点与玻璃片上）当油膜中心最高点与玻璃片上表面相距为表面相距为h1250nm时，看到条纹形状？可时，看到条纹形状？可看到几级明纹？明纹所在处的油膜厚度？中心看到几级明纹？明纹所在处的油膜厚度？中心处的明暗情况？（处的明暗情况？（3）当油膜继续扩展时

13、，条）当油膜继续扩展时，条纹如何变化？中心条纹变化？纹如何变化？中心条纹变化？e等厚干涉等厚干涉解（1）2021/8/236条纹形状：条纹形状：一系列明、暗相间的圆环。一系列明、暗相间的圆环。k=0,1,2,3,4,5级明纹可看到，共级明纹可看到，共6级级e2021/8/237(3)油膜扩展油膜扩展e减少，干涉明纹级数变小，出现明减少，干涉明纹级数变小，出现明纹数目变小，间距增大，中心处明暗交替出现。纹数目变小，间距增大，中心处明暗交替出现。2021/8/238例例4，将平板玻璃覆盖在平凹柱面透镜的凹面上，将平板玻璃覆盖在平凹柱面透镜的凹面上（曲率为（曲率为R），（），（1）若单色光平行垂直照

14、射，）若单色光平行垂直照射，观察反射光的干涉图样，试说明干涉条纹的形观察反射光的干涉图样，试说明干涉条纹的形状及其分布情况；（状及其分布情况；（2）当照射光波长）当照射光波长15000A时，平凹透镜中央时，平凹透镜中央A处是暗条纹，然后连处是暗条纹，然后连续改变照射光波长直到波长变为续改变照射光波长直到波长变为26000A时，时，A处重新变为暗的，（在处重新变为暗的，（在5000A 6000A之间的之间的光波照射不能使光波照射不能使A处变暗）求处变暗）求A处平板玻璃和柱处平板玻璃和柱面之间空气间隙高度为多少？（面之间空气间隙高度为多少？（3）写出明暗纹）写出明暗纹位置公式。位置公式。等厚干涉等

15、厚干涉dAre2021/8/239 以圆柱轴线为对称线，两边对称分布着平行于以圆柱轴线为对称线，两边对称分布着平行于圆柱轴线的明、暗相间的直条纹，内疏外密。圆柱轴线的明、暗相间的直条纹，内疏外密。dAre2021/8/240（3）明暗条纹位置：）明暗条纹位置：dAreh2021/8/241若平板玻璃在下，上面放一平凸柱面透镜，若平板玻璃在下，上面放一平凸柱面透镜，形状、特点？形状、特点？ 平行圆柱轴线的平行直条纹，越向外级次平行圆柱轴线的平行直条纹，越向外级次数越高，而且内疏外密。数越高，而且内疏外密。2021/8/242SL-透镜透镜G1-半涂银镜半涂银镜G2-补偿透镜补偿透镜M1、 M2反

16、射镜反射镜14-5 迈克尔逊干涉仪迈克尔逊干涉仪1、构造及光路图：、构造及光路图：E-眼及望远镜眼及望远镜M1M2G1G2LEM12021/8/243ESM1M2G1G2L当当M2移动半个波长时移动半个波长时光程差改变一个波长光程差改变一个波长 视场中将看到视场中将看到一条条纹移过。一条条纹移过。注意：注意：当视场中看到当视场中看到N个个条纹移过时，条纹移过时，M2平移的距离为：平移的距离为：2021/8/244(2) 可测某介质的折射率可测某介质的折射率n、膜厚、膜厚d 若若M2，M1重合，紧贴重合，紧贴M1插一折射率为插一折射率为n、厚度为厚度为d的介质膜，光程差发生变化条纹的介质膜，光程

17、差发生变化条纹移动移动N条：条：(1) 测量光波长。测量光波长。2、迈克尔逊干涉仪的应用：、迈克尔逊干涉仪的应用：2021/8/245历史上迈克尔逊曾用此干历史上迈克尔逊曾用此干涉仪测定红隔线的波长：涉仪测定红隔线的波长：150C.1atm的干燥空气中的干燥空气中19271927年国际会议规定：年国际会议规定：19831983年国际年国际1717届计量届计量会议规定：会议规定：C为光速为光速19601960年国际会议规定：年国际会议规定：2021/8/246解：解：例例（1 1）迈克尔逊干涉仪可用来测量单色光波长，迈克尔逊干涉仪可用来测量单色光波长，当当M M2 2移动距离移动距离 时，测得单

18、色光的干涉时，测得单色光的干涉条纹移过条纹移过N N10241024条，试求单色光的波长。条，试求单色光的波长。（2 2）在在M M2 2前，插一前，插一n1.632透明薄片，可观察到透明薄片，可观察到150150条干涉条纹向一方移动，所用单色光的波长条干涉条纹向一方移动，所用单色光的波长 =5000A=5000A，求薄片厚度。，求薄片厚度。(2) 设厚度为设厚度为d练习十四练习十四2021/8/247三）等倾干涉三）等倾干涉干涉条纹的级次决定于入射光的入射角的干涉。干涉条纹的级次决定于入射光的入射角的干涉。干涉成因：干涉成因：r薄膜薄膜透镜透镜扩展扩展光源光源“1”“2”“3”“4”光线光线

19、“1”、“2”不是相干光！不是相干光！屏屏2021/8/248r对于不同倾角的光入射：对于不同倾角的光入射：可以看出：可以看出：入射角入射角 越越小，光程差小，光程差越大，条纹越在中心。越大，条纹越在中心。=明纹明纹暗纹暗纹干涉公式：干涉公式：2021/8/249r结论：结论：1）不同的入射角的光线）不同的入射角的光线 对应着不同干涉级对应着不同干涉级 的的 条纹，倾角相条纹，倾角相 同的光同的光 线产生相同干涉级条纹（等倾干涉）。线产生相同干涉级条纹（等倾干涉）。2）入射角越小，光程差越大；即越靠近中心，干）入射角越小，光程差越大；即越靠近中心，干 涉级越高。涉级越高。 2021/8/250部分资料从网络收集整理而来，供大家参考，感谢您的关注！