肥皂泡 迈克尔干涉应用.pptVIP

* 一、薄膜干涉之一——等顷干涉 二 、薄膜干涉之二——等厚干涉 三 、迈克尔孙干涉仪 常见肥皂膜、水面上的油膜阳光下的彩色是分振幅法的干涉结果,称为薄膜干涉.分为等厚干涉和等倾干涉. 主要内容： 分振幅法 1 1 2 2 P n 1 n 2 折射波 反射波 半波损失 *当光从折射率大的光密介质，正入射于折射率小的光疏介质时，反射光没有半波损失。 *当光从折射率小的光疏介质，正入射或掠入射于折射率大的光密介质时，则反射光有半波损失。 有半波损失 *折射光没有相位突变 入射波 n 1 n 2 折射波 反射波 入射波 没有半波损失 附加光程差： 1 2 P 比较从薄膜不同表面反射的两束光相位突变： 当两束光都是从光密介质到光疏介质界面反射（n1n2n2)或都是从光疏介质到光密介质界面反射时（n1n2n2) ，两束反射光之间没有附加的光程差。 当一束光是从光密介质到光疏介质界面反射而另一束是从光疏介质到光密介质界面反射时，即n1〈n2n2或n1〉n2〈n2，则两束反射光之间有附加的光程差?/2。 预备知识： a a b b 平行膜干涉 r A C B D P 屏 薄膜干涉的光路如图 光a与b的干涉发生在无限远处(或凸透镜焦平面),光程差 ?‘为附加光程差,(取?/2或零) e (1) 分析可得 一、薄膜干涉之一 ——等顷干涉 常量 请想一想折射定律的公式,利用它消去(1)式中的角r,得 n1sini=n2sinr 薄膜上方反射光会聚发生干涉,则 薄膜下方用透射光会聚时,干涉条纹明暗则刚好相反.请想一想为什么? 试根据(2)式分析等倾干涉说法的根据. 每一个条纹对应一定的折射角 等倾干涉的 产生. O 观察屏 凸透镜L 半反射镜M S P 焦平面 焦平面 透镜 半透明波片 电介质薄膜板 面光源 （1）薄膜是等厚的,即e=常数, 如何获得等顷干涉条纹： （2）入射光有不同的入射角. 薄膜 思考：中央亮纹（或暗纹）对应的级次 k=0 ? 当面光源照射薄膜时，屏幕上形成的干涉图样是一组明暗相间的同心圆环（内疏外密）； 半径越大的干涉条纹，对应的入射角越大，则干涉级越低，因此中心处干涉级最高。 透射光干涉图样和反射光干涉图样总是互补的。 思考：当厚度e的逐渐变厚或变薄，干涉条纹将如何变化？ e?,光程差增大，干涉级增大，可看见有干涉纹从中心冒出来,且干涉条纹变密；e?，光程差减小，干涉级减小，可看见有干涉纹在中心“漏失”，且干涉条纹变疏。 结论 玻璃 nc 增透膜和增反膜 玻璃 增透膜示意图 增反膜示意图 多层高反膜 2nd = ?/2 反射光干涉相消： 考虑垂直入射时： n0 n 膜最小厚度为： n 劈尖干涉 从光程差 可知,当入射角i一定(平行光入射)而 薄膜厚度不均匀(e可变)时,同一条纹所对应的将是相同的膜厚,故称为等厚干涉条纹. 实用中,光线往往是正入射,入射角i =0,如图 二、薄膜干涉之二 ——等厚干涉 空气劈尖(提问：哪两支光线发生相干？） 第k条明纹 第k+1条明纹 相邻明纹或（暗纹）所对应的膜厚之差为?/2 。 一般： 第k条明纹 第k+1条明纹 相邻明纹或（暗纹）所对应的膜厚之差为?/2 。 例: 为测量金属丝直径用如图的干涉装置,现知 ?=589.3nm,金属丝与劈顶距离L=28.880mm,现数出30条明纹总宽4.295mm,求直径. 解:条纹宽度 根据 得金属丝直径 L 思考:1.如果劈尖不是空气而是介质,n ≠1,结论如何? 2.如果劈尖角变大(或变小),条纹如何变化? 3.如果劈尖上板向上(下)移动,条纹怎样变化? 当平行光垂直照射空气劈尖时，干涉条纹为平行于劈尖棱的明暗相间的等距直条纹； 在劈尖棱处为零级暗条纹。 条纹宽度为l=?/2?， ? 越小，条纹越疏. 相邻明纹或（暗纹）所对应的膜厚之差为?/2 。 结论： 请同学们做好笔记！ 待测薄膜 s 读数显微镜系统 劈尖干涉的应用 1.测量透明薄膜厚度 2.检查表面不平整度 3.测量微小角度 待 测 表 面 标准平玻璃 例：利用空气劈尖检测工件平整度,得到如图的等厚干涉条纹,问平玻璃下面的工件表面有什么毛病;并计算毛病的尺寸. a b 解:分析下板表面缺陷 待 测 表 面 标准平玻璃 设凹陷深度为?h （a） （b） （c） 所以 如果劈尖上板向上移动,条纹向棱边处移动； 由于相邻明纹或（暗纹）所对应的膜厚之差为?/2 。 若 a=b, 则凹陷深度显然为λ/2 左图是在标准平玻璃上检验工件的平整度的实验结果,工件下边与玻璃接触.请说明工件哪里比较平。 将两块干净的很薄而且平的小片玻璃叠放在一起，看是否可以看到类似右图的纹理。说明一下。 答：下部较平 牛顿环装置如图 干涉发生在空气