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文檔簡介
1、1 相干條件:振動方向相同、頻率相等、相位差恒定。分波陣面法, 分振幅法。2 相干光的獲得:3 光程:5 半波損失:反射光有半波損失。4 光學系統(tǒng)成像的等光程性6 干涉公式: 暗明7 雙縫干涉:中央明條紋,其它是明暗相間的等寬等間距的平行直條紋。明 暗 暗明半球形水膜半球形水膜肥皂膜一 薄膜干涉現象肥皂膜油膜藝術薄膜干涉鴿子脖頸羽毛水面的汽油膜茶水表面的濃縮油滴燒焦的不銹鋼炊具表面云中的小水滴碟翼蚌殼表面貓眼石PLDC34E5A1B2二 干涉條件由折射定律PLDC34E5A1B2 反射光的光程差加 強減 弱PLDC34E5A1B2i光程差不附加光程差附加在考慮光程差有無半波損失時需注意:干涉的
2、加強減弱條件:加強減弱 透射光的光程差 注意:透射光和反射光干涉具有互 補 性 ,符合能量守恒定律.根據具體情況而定PLDC34E5A1B21.如果照射到薄膜上的是平行入射光,入射角一定,則不同的薄膜厚度就有不同的光程差,也就有不同的干涉條紋。這種一組干涉條紋的每一條對應薄膜一厚度的干涉,稱為等厚干涉。2.如果光源是擴展光源,每一點都可以發(fā)出一束近似平行的光線,以不同的入射角入射薄膜,在反射方向上放一透鏡,每一束平行光會在透鏡焦平面上會取聚一點。當薄膜厚度一定時,在透鏡焦平面上每一干涉條紋都與一入射角對應,稱這種干涉為等傾干涉。討論:三、分析薄膜干涉時需注意:1)分清是透射光干涉還是反射光干涉
3、2)光路在傳播過程中有無半波損失3)干涉條件中k的取值,保證 當光線垂直入射時 當 時當 時 光學鏡頭為減少反射光,通常要鍍增透膜。1.增透膜 在光學器件中,由于表面上的反射與透射,在器件表面要鍍膜,來改變反射與透射光的比例??捎性鐾改?,增反膜。例如:較高級的照相機的鏡頭由 6 個透鏡組成,如不采取有效措施,反射造成的光能損失可達 45%90%。為增強透光,要鍍增透膜,或減反膜。復雜的光學鏡頭采用增透膜可使光通量增加 10 倍。四、薄膜干涉的應用 光學鏡頭為減少透光量,增加反射光,通常要鍍增反膜。使兩束反射光滿足干涉加強條件:2.增反膜由于反射光最小,透射光便最強。增反膜是使膜上下兩表面的反射
4、光滿足干涉相長條件。增透膜是使膜上下兩表面的反射光滿足減弱條件。 增透膜和增反膜各種相機鏡頭上的薄膜色例:為增強照相機鏡頭的透射光,往往在鏡頭(n3=1.52)上鍍一層 MgF2 薄膜(n2=1.38),使對人眼和感光底片最敏感的黃綠光 = 555 nm 反射最小,假設光垂直照射鏡頭,求:MgF2 薄膜的最小厚度。解:k=1,膜最薄氟化鎂為增透膜23玻璃不考慮半波損失。SM劈尖角五 劈 尖干涉明紋暗紋設每一干涉條紋對應的薄膜厚度分別為:劈尖干涉(明紋)(暗紋)討論 1)劈尖為暗紋.2)第k級劈尖的厚度明紋暗紋3)相鄰明紋(暗紋)間的厚度差劈尖干涉這個結論對明紋也成立。相鄰暗紋之間的厚度差4)條
5、紋間距(明紋或暗紋)劈尖干涉每一條紋對應劈尖內的一個厚度,當此厚度位置改變時,對應的條紋隨之移動. 4 )干涉條紋的移動顯然,從視場中移動了m個條紋,薄膜厚度改變了: 例 1 有一玻璃劈尖 , 放在空氣中 , 劈尖夾角 , 用波長 的單色光垂直入射時 , 測得干涉條紋的寬度 , 求 這玻璃的 折射率.解2)測膜厚1)干涉膨脹儀 劈尖干涉的應用空氣 3)檢驗光學元件表面的平整度4)測細絲的直徑六 牛頓環(huán)由一塊平板玻璃和一平凸透鏡組成光程差 牛頓環(huán)實驗裝置牛頓環(huán)干涉圖樣顯微鏡SL M半透半反鏡TR光程差明紋暗紋re暗環(huán)半徑明環(huán)半徑 4)應用例子:可以用來測量光波波長,用于檢測透鏡質量,曲率半徑等.
6、 1)從反射光中觀測,中心點是暗點還是亮點?從透射光中觀測,中心點是暗點還是亮點?2)屬于等厚干涉,條紋間距不等,為什么?3)將牛頓環(huán)置于 的液體中,條紋如何變?工 件標 準 件暗環(huán)半徑明環(huán)半徑討論 測量透鏡的曲率半徑或測量波長 檢查平面玻璃是否平坦,凹透鏡的曲率是否付合要求被檢體 例2 用氦氖激光器發(fā)出的波長為633nm的單色光做牛頓環(huán)實驗,測得第個 k 暗環(huán)的半徑為5.63mm , 第 k+5 暗環(huán)的半徑為7.96mm,求平凸透鏡的曲率半徑R.解SL 例3 如圖所示為測量油膜折射率的實驗裝置 , 在平面玻璃片G上放一油滴,并展開成圓形油膜,在波長 的單色光垂直入射下,從反射光中可觀察到油膜
7、所形成的干涉條紋 . 已知玻璃的折射率, 問:當油膜中心最高點與玻璃片的上表面相距 時,干涉條紋如何分布?可見明紋的條數及各明紋處膜厚 ? 中心點的明暗程度如何 ? 若油膜展開條紋如何變化?, 油膜的折射率G解 1)條紋為同心圓油膜邊緣明紋明紋 當油滴展開時,條紋間距變大,條紋數減少. 由于 故可觀察到四條明紋 .油膜擴展e減少,干涉明紋級數變小,出現明紋數目變小,間距增大,中心處明暗交替出現??偨Y1)干涉條紋為光程差相同的點的軌跡,即厚度相等的點的軌跡2)厚度線性增長條紋等間距,厚度非線性增長條紋不等間距3)條紋的動態(tài)變化分析( 變化時) 4 )半波損失需具體問題具體分析例 1,用曲率半徑為
8、R4.5m的平凸透鏡做牛頓環(huán)實驗,測得第k級暗環(huán)半徑rk=4.95nm,第k5級暗環(huán)半徑rk56.065nm,問所用單色光的波長?環(huán)數k值?解:例2,在一塊光平玻璃板B上,端正地放一錐頂角很大的圓錐形平凸透鏡A,在A、B間形成劈角很小的空氣薄層,如圖,當波長為單色光垂直射向平凸透鏡時,可以觀測到透鏡錐面上出現干涉條紋,求 (1)畫出干涉條紋的大致分布,并說明條紋主要特征;2)計算明暗條紋的位置;3)若平凸透鏡稍向左傾斜,干涉條紋有何變化?er(1)干涉條紋特點:接觸點是暗斑,干涉條紋是以接觸點為圓心的一系列同心同環(huán)。例3,將平板玻璃覆蓋在平凹柱面透鏡的凹面上(曲率半徑為R),(1)若單色光平行垂直照射,觀察反射光的干涉圖樣,試說明干涉條紋的形狀及其分布情況;(2)當照射光波長15000A時,平凹透鏡中央A處是暗條紋,然后連續(xù)改變照射光波長直到波長變?yōu)?6000A時,A處重新變?yōu)榘档模ㄔ?000A 6000A之間的光波照射不能使A處變暗)求A處平板玻璃和柱面之間空氣間隙高度為多少?等厚干涉redA平行圓柱軸線的平行直條紋,而且內疏外密。明暗條紋分布若平板玻璃在下,上面放一凸柱面透鏡,形狀、特
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