光学第1章 光的干涉4.ppt

【例1.2】 如图所示的是集成光学中的劈形薄膜光耦合器。它由沉积在玻璃衬底上的Ta2O5薄膜构成，薄膜劈形端从A到B厚度逐渐减小到零。能量由薄膜耦合到衬底中。为了检测薄膜的厚度，以波长为632.8nm的氦氖激光垂直投射，观察到薄膜劈形段共展现15条暗纹，而且A处对应一条暗纹。Ta2O5薄膜对632.8nm的激光的折射率为2.20，试问Ta2O5薄膜的厚度为多少？ 【例】 一台迈克耳逊干涉仪中补偿板G2的厚度d=2mm，其折射率n2= ，若将补偿板G2由原来与水平方向成45°位置转至竖直的位置，设入射光的波长为632.8nm。试求在视场中，将会观察到多少条亮条纹移过？ 作业： 1. 9；1.14 插入介质片光程差 光程差变化 光程差 干涉条纹移动数目 介质片厚度 解：当G2与水平方向成45°时，通过补偿板内的光程 计算如下： 由折射定律： 得光线在补偿板内的折射角 故光线在补偿板内的路程 第1章 光的干涉 Interference of Optics ★装置 1． 单色点光源所引起的等厚干涉条纹 1.7 分振幅薄膜干涉（二）—等厚干涉 点光源S置于透镜L1的焦点处，则平行光束 ab沿一定方向照射薄膜。那么两束反射的平行 光就将以不同方向传播。 两束反射光c1和a2通过 表面C时的光程差。 正入射时，i1=0， 作AD 光线c，则 ★ 光程差： （j=0, 1, 2, …） ★干涉相长、相消的条件 （j=0, 1, 2, …） ★干涉相长、相消的条件 ★ 等厚干涉条纹 对于薄膜表面不同的入射点，i1是相同的，但d0 不同，故薄膜表面各点经透镜L2所成的像明暗不同， 形成平行于尖劈棱的直条纹，即等厚干涉条纹。 等厚干涉条纹 n2 /n2 /n2 n2 n2 S M 劈尖角 劈 尖 干 涉 明纹 暗纹 劈尖干涉 （明纹） （暗纹） 讨论 (1)棱边处 为暗纹. (2)相邻明纹（暗纹） 间的厚度差 劈尖干涉 (3)条纹间距 劈尖干涉 (4 )干涉条纹的移动 ★ 白光入射 对于某一指定入射角i1，其叠加结果，某些波长的 2．薄膜色 光强最大，某些波长的光强最小，还有某些波长的 光强则介于其间，即 出现不同波长不同强度的条纹的重叠，干涉条纹 是彩色的，这种彩色是混合色，通常称为薄膜色。 d0 A B 解： 由于Ta2O5的折射率比玻璃衬底大，故存在半波损失 劈状薄膜产生暗条纹的条件 d0 A B 在B处，d0=0，j=0， B处对应暗条纹，第15条暗纹在薄膜的A处 d0 A B 它对应j=14，故 A处薄膜的厚度为 现有两块折射率分别为 1.45和1.62 的玻璃 板，使其一端相接触，形成夹角 的尖劈。 将波长为550nm的单色光垂直投射在尖劈上， 并在上方观察尖劈的干涉条纹 （1）试求条纹间距； （2）若将整个装置浸入折射率为1.52的杉木 油中，则条纹的间距变成多少？ （3）定性说明当劈浸入油中后，干涉条纹将 如何变化？ 例1.3 【解】 相邻两条亮条纹对应的薄膜厚度差为 （1）相长干涉的条件为 解： 【解】 由于空气劈，n=1，则 由于劈的棱角十分小，故条纹间距 为 则 （2）浸入油中后， 为 （3）浸入油中后，两块玻璃板相接触端，由 相应条纹间距变窄。 于无额外程差，则暗条纹变成亮条纹； 一、 光路及结构 单色光源 反射镜 反射镜 与 成 角 补偿板 分光板 移动导轨 1.8 迈克耳逊干涉仪 反射镜 反射镜 单色光源 光程差 的像 当 不垂直于 时，可形成劈尖型等厚干涉条纹. 反射镜 反射镜 单色光源 干涉条纹移动数目 二、 迈克耳孙干涉仪的主要特性 (1)两相干光束完全分开; (2)两光束的光程差可调. 移动距离 移动反射镜 干涉条纹的移动 当 与 之间距离变大时 ，圆形干涉条纹从中心一个个长出,并向外扩张, 干涉条纹变密；距离变小时，圆形干涉条纹一个个向中心缩进, 干涉条纹变稀 .