第15章+波动光学1_干涉概念.ppt

（3）厚度越大, 级次越高。 （2）越靠近中心，级次越高，焦点P0 处级次最高。 条纹特征: （1）条纹是一组内疏外密的圆环 干涉加强 干涉减弱 15.4.2 增透膜和增反膜 增透膜: 在透镜表面镀一层厚度均匀的透明介质膜，使其上、下表面对某种色光的反射光产生相消干涉，其结果是减少了该光的反射，增加了它的透射。 反射光干涉加强: ( k = 1, 2, 3, … ) 增反膜: 利用薄膜干涉原理, 使薄膜上、下表面对某种色光的反射光发生相长干涉, 其结果是增加了该光的反射，减少了它的透射。 反射光干涉减弱: ( k = 1, 2, 3, … ) 反射光干涉减弱: ( k = 1, 2, 3, …… ) 取 n2 = 1.38, ? = 550nm e n3 n2 n1 1 2 取氟化镁的厚度为 ( 2k – 1 ) ? 99.6 nm , 都可使该波长的光增透。 例1：照相机等仪器中, 为了增强透射光（波长550nm）， 在镜头表面镀一层 MgF2（n = 1.38 ) 薄膜，求膜的厚度。 例2: 一油轮漏出的油（折射率n2 =1.20）污染了某海域，在海水（折射率n3=1.33）表面形成一层厚度为460nm 的薄的油污。从（1）海面上和（2）从水下观察，看到的油层呈什么颜色? 解: （1）从海面上观察，反射光干涉加强 黄绿色 可见光： 红色 （2）从水下观察，反射光干涉减弱 可见光： 紫色 15.4.3 劈形薄膜的等厚干涉 劈形膜：两表面为平面，夹角θ很小，折射率为n 的介质薄膜。 n e 在厚度为 e 处两反射线的光程差： 暗纹位置： 明纹位置： n 讨论平行单色光垂直入射: ? 条纹级次 k 随着劈尖的厚度e而变化，同一级干涉条纹对应相同的厚度。这种干涉称为等厚干涉。 ? 干涉图样为一组平行于棱边的等距离的平行线。 ? 棱边（e = 0）处为 k=0 级暗纹（半波损失）。 说明： 相邻条纹所对应的厚度差： 相邻条纹间距： 明纹位置： 暗纹位置： 第k级暗纹： 第k+1级暗纹： 解: 例: 一玻璃劈尖放在空气中, 劈尖夹角 ? = 8?10-5 rad , 入射光波长?=0.589?m, 测得干涉条纹的宽度l =2.4 mm, 求玻璃的折射率 n 。 P208 例15-4（测微小角度、细丝直径） 思考题：用两块平玻璃构成的劈尖观察等厚干涉。（1）上表面向上缓慢平移，干涉条纹有什么变化；（2）劈尖角逐渐增大，干涉条纹有什么变化？ （1）条纹间距不变，整体向左平移 （2）条纹间距变小，向棱边压缩 a b P209 例15-6：在工件表面上放一平板玻璃，使其间形成空气劈尖，以单色光垂直照射玻璃表面，由于工件表面不平，观察到干涉条纹如图。试根据纹路弯曲的方向，说明工件表面上的纹路是凹的还是凸的？纹路深度H 多大？ 解： 纹路是凹的 15.4.4 牛顿环 一曲率半径R 很大的平凸透镜放在一块平玻璃板上，二者之间形成一厚度不均匀的空气薄层。 因半径 r 处的环上各点有相同的厚度e ，有相同的光程差： r 为同一级干涉条纹。所以其干涉图样是以o为中心的同心圆。 o R r e (1) 牛顿环半径公式： 明环半径： 暗环半径： (2) 中心处 ( r = 0 ) 为零级暗斑，半径 r 越大，级次 k 越高； (3) 条纹内疏外密。 暗环： o R r e r 暗纹 明纹 明纹、暗纹条件： 解： 暗环半径： 代入数据，得： r P211 例15-7: 用紫光观察牛顿环，看到第 k 条暗环的半径为 rk = 4 mm，第 k+5 条暗环半径 rk+5 = 6 mm，已知所用平凸透镜的曲率半径为 R = 10 m。求紫光的波长?和环数 k。 例2：牛顿环装置放在n=1.33 的透明液体中，曲率半径为 3.0m，波长为650nm。求: （1）从中心向外数第十个明环处液体的厚度e ; （2）第十个明环的半径。 解： （1）明环条件： （2）几何关系： o R r e r 15.4.5 迈克耳孙干涉仪 根据分振幅干涉原理制成的双光束干涉的精密仪器。 迈克耳孙干涉仪是许多近代干涉仪的原型，迈克耳孙获得1907年诺贝尔物理学奖。 可测光波的波长、介质的折射率以及长度的微小变化等。测量结果可精确到与波长同数量级。 分光板G1和补偿板G2是折射率相同，厚度相同的平板玻璃，45o平行放置。使两光束都二次反射、三次透过平板，以抵消附加的光程差。 M1’是M1经G1反射膜的虚像， M1’ 和M2 构成空气薄膜。 迈克耳孙干涉仪的特点：光源、两个反射镜、观察者在空间完全分开，便于在光路中安插其它器件。 G1 G