34.光的干涉B.pptVIP

§17-5 薄膜干涉---等厚条纹 §17-6 迈克尔逊干涉仪 * * 介质劈 一.劈尖干涉 设光垂直入射 ----明 ----暗 棱边处(e =0)，对应k =0的暗纹 空气劈 对空气劈，光程差为 每级明或暗条纹与一定的膜厚e相对应 讨论： ----等厚干涉 干涉条纹为平行于棱边的明暗相间的直条纹。棱边(e=0)处有半波损失时形成暗纹 相邻两明(或暗)纹对应劈尖的厚度差 对空气劈 相邻两明(或暗)纹之间的距离 ----等间距 ? 变大时条纹变密，反之则变疏 劈尖上表面向上平移，干涉条纹间距不变，条纹向棱边移动；反之条纹向相反方向移动 对空气层：平移 距离时有一条条纹移过 [例3]为测定Si上的SiO2厚度d，可用化学方法将SiO2膜的一部分腐蚀成劈尖形。现用λ=589.3nm的光垂直入射,观察到7条明纹,问d=? (已知Si:n1=3.42，SiO2:n2=1.50)。 解：上下面都有半波损失 SiO2 Si 因棱边处对应于k=0，故d处明纹对应于k=6 [例4]利用劈尖干涉可对工件表面微小缺陷进行检验。当波长为?的单色光垂直入射时，观察到干涉条纹如图。问(1)不平处是凸的，还是凹的? (2)凹凸不平的高度为多少? 解：(1)等厚干涉，同一条纹上各点对应的空气层厚度相等 所以不平处是凸的 (2)由相似三角形关系得 [补例]折射率为1.60的两块标准平面玻璃板之间形成一个劈尖（劈尖角θ很小）。用波长λ=600nm的单色光垂直入射，产生等厚干涉条纹。假如在劈尖内充满n=1.40的液体时的相邻明纹间距比劈尖内是空气时的间距缩小Δl=0.5mm，那么劈尖角θ应是多少？ 平板玻璃 平凸透镜 二.牛顿环 在厚度为e处 ----明 ----暗 中心处(e =0): 对应k =0的暗纹 讨论： 光程差由厚度e决定 ----等厚干涉 厚度相同的点是一系列以0为中心的同心圆环，因此干涉条纹是一系列同心圆环 ----牛顿环 干涉环半径 又 明环半径 暗环半径 干涉环间的距离 ----内疏外密 平凸透镜向上平移时，中心处有圆环吞入；反之则有圆环冒出 对空气层：平移 距离时有一条条纹移过 试问(1)油滴与玻璃交界处是明条还是暗条?(2)油膜的最大厚度是多少?(3)若油滴逐渐滩开，条纹将如何变化? (油:n2=1.60, 玻璃:n3=1.50） [例4]在平面玻璃板上滴一滴油，用?=576nm的单色光垂直照射，从反射光中看到图示的干涉条纹。 解：?因n1n2，n2n3，所以要考虑半波损失 由暗纹条件 知： 交界处e=0对应于k=0的暗纹 ?中心点为k=4的暗纹 ?最外暗环逐渐向外扩大，中心点明暗交替变化，条纹级数逐渐减少 [补例]在图示装置中，牛顿环仪由三种透明材料构成，n1=1.50，n2=1.62，n3=1.75。试问此牛顿环花样如何？为什么？ n1 n1 n2 n2 n3 [补例]如图，牛顿环装置的平凸透镜与平面玻璃板有一小缝隙e0，现用波长为λ的单色光垂直照射，已知平凸透镜的曲率半径为R。求反射光形成的牛顿环的暗环半径。 r e R e0 [补例]求以下两种装置中空气薄膜厚度e=？ r R1 r R2 R1 r R2 r e e [补例]一平凸透镜放在一平晶上,以波长为λ=589.3nm的单色光垂直照射于其上,测量反射光的牛顿环。测得从中央数起第k个暗环的弦长为lk=3.00mm,第k+5个暗环的弦长为lk+5=4.60mm。如图,求平凸透镜的球面的曲率半径R。 k k+5 l k l k+5 rk rk+5 补偿玻璃板 半透明 镀银层 一.原理 M1固定 M2可移动