大物第十一章.ppt

13.4 光程与光程差 介质中 在相位改变相同的条件下，把光在介质中传播的路程折合为光在真空中传播的相应路程 在介质中传播距离 r 时， 相位的改变为 光程 真空中 c ? ? 光程 …… ? 在多种介质中 例 两光源?1 = ?2 ，初相分别为?1、 ?2。 求两波在P点相位差。 光程差 初相差 解 S2P光程 n?(r2 –d) + nd 两波在P点相位差为 S2发出的波在P点的相位 S1发出的波在P点的相位 A A′ 例 物象之间等光程原理 物点、象点间所有光线的光程相等 AA? 波面上各点到象点的光线的光程相等 用折射率 n =1.58 的很薄的云母片覆盖在双缝实验中的一条缝上，这时屏上的第七级亮条纹移到原来的零级亮条纹的位置上。如果入射光波长为 550 nm。 解 设云母片厚度为 d 。 无云母片时，零级亮纹在屏上 P 点，则到 P 点的两束光的光程差为零； 加上云母片后，光程变化 (n -1) d , 则到P点的两光束的光程差为 当 P 点为第七级明纹位置时 例 求 此云母片的厚度是多少？ 0 级 明纹 7 级 明纹 13.5 薄膜干涉 2 1 · S 分振幅法 两条光线的光程差 ? 光程差 P 若两束光都是由光疏媒质向光密媒质反射的，或都是由光密媒质向光疏媒质反射的，则不考虑半波损失；否则 ，应考虑半波损失。 n2 n1, n3 或 (n2 最大或最小) n2 n1, n3 2 1 · S P 光线垂直入射，经劈尖上下表面的反射，形成两束反射光，光程差为 一、等厚干涉 1. 劈尖干涉 ? a dk dk+1 明纹中心 暗纹中心 ? 明纹 暗纹 相邻条纹之间间距 空气劈尖 (1) 同一厚度 d 对应同一级条纹——等厚条纹。 讨论 (4) 测表面不平整度。 等厚条纹 待测工件 平晶 D (2) 空气劈尖顶点处是一暗纹。 (3) 可测量小角度θ、微位移 x、微小直径 D等。 ? a dk dk+1 明纹中心 暗纹中心 为了测量一根细的金属丝直径D，按图办法形成空气劈尖，用单色光照射形成等厚干涉条纹，用读数显微镜测出干涉明条纹的间距，就可以算出D。已知单色光波长为 589.3 nm，测量结果是：金属丝与劈尖顶点距离L=28.880 mm，第1条明条纹到第31条明条纹的距离为 4.295 mm。 解 条纹间距 例 求 金属丝直径D。 D 2. 牛顿环 光程差 明纹 暗纹 内低外高 内疏外密 (2) 检测透镜的曲率半径误差及其表面平整度 。 (1) 若接触良好,中央为暗纹——半波损失。 样板 待测 透镜 条纹 ? 讨论 i i 二、等倾干涉 两条光线的光程差 条纹形状？ i i 薄膜 半反半透镜 观察屏 (2) 等倾干涉条纹为一系列同心圆环;内疏外密;内高外低。 条纹形性状及特点 (3) 使用面光源条纹更清楚明亮。 (4) 透射光图样与反射光图样互补。 观察屏 (1) 同一入射角的光会汇聚于一个圆周上;因此到达圆周上各点的两反射光的光程差（取决于入射角）都相同。 二、等倾干涉 两条光线的光程差 波长550 nm黄绿光对人眼和照像底片最敏感。要使照像机对此波长反射小，可在照像机镜头上镀一层氟化镁MgF2薄膜，已知氟化镁的折射率 n=1.38 ，玻璃的折射率n=1.55。 解 两条反射光干涉减弱条件 k = 0 时,增透膜有最小的厚度 并非对所有波长的光都具有小的反射率。 例 求 氟化镁薄膜的最小厚度。 说明 光程差 玻璃 薄膜 一平面单色光波垂直照射在厚度均匀的薄油膜上，油膜覆盖在玻璃板上，所用光源波长可连续变化，观察到500 nm和700 nm这两个波长的光在反射中消失。油的折射率为1.30，玻璃的折射率为1.50。 解 根据题意，不需考虑半波损失，暗纹的条件为 例 求 油膜的厚度 。 光源 移动 M1 镜 观察屏 13.6 迈克耳逊干涉仪 一、干涉仪结构 M1 镜 M2镜 半反半透镜 调节M2 的倾斜度，可分别得到等厚干涉和等倾干涉 可以前后移动M1