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* * * University Physics Optics 4 等厚干涉 劈尖干涉 ? 两相邻明条纹对应的介质层厚度差为 ? 相邻明（或暗）条纹间距 牛顿环 半径 等倾干涉 同一干涉条纹来自薄膜表面等倾角反射光线的干涉----等倾干涉 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. 照相机镜头 眼镜 增反膜和增透膜 激光器谐振腔 宇航服 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. 1.增透膜 在光学器件表面镀一层薄膜以提高透射率 玻璃 MgF2 光在膜的上下表面反射时都有半波损失 欲使透射最大，则反射光干涉相消无反射光，此时有 膜的最小厚度为 ----此时透射光增强 或 即光学厚度为某一波长的1/4时，则膜为该波长的增透膜 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 增透膜的最小厚度 增反膜 薄膜光学厚度（nd）仍可以为 例 但膜层折射率 n 比玻璃的折射率大 求 氟化镁薄膜的最小厚度 说明 镜头颜色为什么发紫? §14.6 迈克耳逊干涉仪 一. 干涉仪结构 §14.6 迈克耳逊干涉仪 一. 干涉仪结构 二. 工作原理 光束 1 和 2 发生干涉 d 加强 减弱 光程差 (无半波损) (有半波损) 2. 若M1、M2有小夹角 3. 若M1平移? d 时，干涉条纹移过 N 条，则有 当M1和M2不平行，且光平行入射, 此时为等厚条纹 1. 若M?1、M2平行 三. 条纹特点 等倾条纹 迈克耳孙等倾干涉 迈克耳孙等厚干涉 四. 应用 1. 微小位移测量 3. 测折射率 2. 测波长 一. 光的衍射现象 1. 现象 衍射屏 观察屏 圆孔衍射图样 单缝衍射图样 §14.7 惠更斯—菲涅耳原理 光在传播过程中绕过障碍物的边缘而偏离直线传播的现象 (剃须刀边缘衍射) 圆孔衍射 单缝衍射 衍射现象明显取决于障碍物线度与波长的对比，波长越大，障碍物越小，衍射越明显。 衍射的共性： ? 光沿被限制的方向扩展 ? 光强重新分配（diffraction pattern） 二 光的衍射分类 —— 远场衍射 1 菲涅耳衍射 当衍射屏与光源或接受屏的距离为有限远时的衍射 2 夫琅禾费衍射 —— 近场衍射 无限远 无限远 ? 一般衍射系统 当衍射屏与光源或接受屏的距离为无限远时的衍射 —— 光源，衍射屏，接受屏幕 是菲涅耳衍射 的极限情形 同一波前上的各点发出的都是相干次波。 设初相为零,面积为s 的波面 Q ，其上面元ds 在P点引起的振动为 各次波在空间某点的相干叠加，就决定了该点波的强度。 1. 原理内容 2. 原理数学表达 取决于波面上ds处的波强度, 为倾斜因子. ? ? 三. 惠更斯—菲涅耳原理 P 处波的强度 说明 菲涅耳衍射积分公式 对于一般衍射问题，用积分计算相当复杂。 2）惠更斯 —— 菲涅耳原理的进步之处是：给出子波源在传播过程中的振幅变化及位相关系和子波的叠加关系。 常用半波带法和振幅矢量法分析。 历史故事：泊松（Poisson)亮点 菲涅耳 阿拉果 · * §14.8 单缝的夫琅禾费衍射 一. 典型装置 ( 单缝夫琅禾费衍射典型装置 ) 的光程差 ( a 为缝 AB的宽度 ) 结果 屏幕上出现中心很亮，两侧对称分布的一系列亮斑。 衍射图样在竖直方向上展开。 二. 菲涅耳半波带法 1. 衍射暗纹、明纹条件 中央明纹中心 A C B Q P 图示：相同衍射角的光汇聚在一起形成相干叠加 此时缝分为两个“半波带”, P 为暗纹。 暗纹条件 半波带 半波带 P 为明纹。 此时缝分成三个“半波带”, 明纹条件 ? ? λ|2 λ|2 λ|2 λ|2 λ|2 λ|2 λ|2 λ|2 λ|2 (半波带数目为偶数) (半波带数目为奇数) (1) 得到的暗纹和中央明纹位置精确,其它明纹位置只是近似。 说明 (2) 随着衍射角φ的增大，明条纹的强度减少。 λ|2 λ|2 λ|2 分成 的 份数愈多 每份半波带的能量就愈少 狭缝波面上的半波带的数目为 (3) 单缝衍射和双缝干涉条纹比较。 单缝衍射条纹 双缝干涉条纹 从本质上讲干涉和衍射都是波的相干叠加。 只是干涉指的是有限多的子波的相干叠加， 衍射指的是无限多的子波的相干叠加， 而二者又常常同时出现在