8 薄膜 劈尖 牛顿环.pptVIP

* 复习：双缝干涉 S2 S S1 r1 r2 P 0 -1 -2 2 1 光程差 明纹 暗纹 明纹位置 暗纹位置 条纹间距 干涉图样：明暗相间平行等距直条纹 * 双缝干涉图示 S2 S S1 r1 r2 P 0 -1 -2 2 1 跟踪中央明纹分析。 f≈D S2 S S1 r1 r2 P -1 -2 2 1 0 若插入膜片e； 　→δ变化了(ne-e) → 条纹移动， 对同一位置(o或p) 中央明纹δ≡0。 暗 e(n-1)=dx/D * 条纹是否会移动？(跟踪中央明纹) S2 S S1 r1 r2 S在中心 对中央明纹δ≡0， δ＝r2-r1=0 S下移 干涉条纹上移。 条纹间距不变。 又例: 杨氏双缝干涉实验装置中，若将狭缝光源S不放在S1和S2的中垂面上,如下移一段距离,干涉 分析： * 研究光的干涉,关键是分析光程(nr)差 光程差 光程差的大小决定了干涉条纹的位置及明暗 加强(明纹) 减弱(暗纹) 光程差的变化必引起了干涉条纹的变化。 如双缝中,若直接考虑光程差的变化量，则 位置 明纹 暗纹 δ的变化量= 据题意选一 * 11－3 光程 薄膜干涉 P C B D A S﹡ n1 n3 n2 e γ i 1 2 δ= n2(AC+CB) – n1AD +δ’ 光程2 光程1 附加 δ’(附加光程差) = λ/2(有半波损失) 0 (无半波损失) 可求： ±k? 明纹 ±( ?k+1)?/2 暗纹 三、薄膜干涉 厚度为e折射率为n2透明膜 如图示,1,2光程差： * 讨论 当n一定时， 入射角i相同的光线形成同一级干涉条纹。 2 等厚干涉：i一定, ek与k一一对应。 相同厚度的各点形成同一级干涉条纹。 3 当折射率连续递增(偶数次)或连续递减时 n1 n2 n3 两次 n1 n2 n3 无 n1 n3 n2 e 当 i=0 时 → 正入射 ★ 例 1 等倾干涉：e一定, ik与k一一对应。 * 问肥皂膜正面现什么色彩? n e 解: 分析:反射光干涉加强才可见 k = 1: ? = 4ne = 1700 nm (红外) k = 2: ? = 4ne/3 = 567 nm (绿光) k = 3: ? = 4ne/5 = 341 nm (紫外) 对反射光 ∴ 肥皂膜正面呈现绿色。 思考：肥皂膜反面呈现什么色彩? 例1. 空气中的水平肥皂膜( n = 1.33 )厚320nm,若白光垂直入射, * 求此层介质膜的最小厚度为? n2 e 解: 垂直入射, 且1 n2 n3 ,δ’= 0 光程差: δ= 2n2 e 据题意： 玻璃n3 =1.5 空气 根据能量守恒可推知 对该波长反射最小 透射光最大(增透膜) 例2. 透镜表面常镀氟化美( n2 = 1.38 ) 透明薄膜介质,使550nm的可见光在膜表面反射后的强度最小, * 说明：我们通常考虑反射光的光程差δ 透射光加强 透射光相消 反射光减弱 增透膜(MgF2)－ 使反射光干涉相消。 增反膜(Ag,Al)－ 使反射光干涉加强。 当光正入射时 注意：k的取值要保证e 或λ有意义(e≥0) 有半波损失时，δ’= + λ／2。　 当δ=kλ 反射光加强 * 一、劈尖 1 2 1,2光程差 明纹 暗纹 讨论： 1 k给定, e相等 →等厚干涉 2 k=0, e=0 →棱边是暗纹， 3 相邻条纹对应的厚度差 存在半波损失 若n=1,则Δe=λ/2 即相邻条纹厚度差λ/2 ---两玻璃片间的楔状薄膜 §11-4 牛顿环 劈尖 * 4 相邻条纹的间距 与k无关,→相邻条纹间隔相等(∥棱边) 5 劈尖劈角θ 条纹易观察 条纹不易观察 棱边：明纹,无半波损失；暗纹,有半波损失。 劈尖干涉图样是平行棱边明暗相间的直条纹 * 每一条 纹对应劈尖 内的一个厚 度，当此厚 度位置改变 时，对应的 条纹随之移 动. 动画演示：干涉条纹的移动 * 光的干涉的应用 原理: 厚度差 如果某处移过m个条纹 膜厚改变量 平版玻璃 空气劈 套框 样品 分析:样品受热 → 下表面升高 条纹移动，测出m, 算出升高量， → 膨胀系数可求。 1 干涉膨胀仪 * 2 测定薄膜厚度 7 6 5 4 3 2 1 SiO2 Si 明纹 解：膜厚 在制造半导体元件时,为测定硅(n=3.42)表面氧化硅(SiO2,n=1.46)的膜厚，常用化学方法将该膜一端腐蚀成劈尖状，测出劈尖干涉形成的条纹数目，可求出膜厚。(设λ＝589nm,第七条暗纹恰在斜坡起点M处) 暗纹 相邻条纹厚度差λ/2n * 3 检查光学元件