1、3 薄膜雙光束干涉,問題：分波前干涉中若采用普通點光源 =1，但條紋亮度不夠 。若采用 面光源可增加條紋亮度，但會。,實際中需要：條紋即清晰、明亮又對光源 寬度無限制。,分振幅干涉：使用面光源，可使條紋有 較高亮度和可見度。,薄膜干涉：由薄膜表面反射或透射的光疊 加產(chǎn)生的干涉成為薄膜干涉。,薄膜：肥皂膜、水膜、空氣膜、油膜、 介質(zhì)膜等厚度很薄的透明物質(zhì)。,薄膜形狀： 平行平板：折射率均勻，上下表 面平行 尖劈(楔形板)：折射率均勻，上下表 面不平行,n,尖 劈,相應(yīng)有兩類干涉,等傾干涉 平行平板,等厚干涉尖劈,31 干涉條紋的定域,非定域條紋：在疊加區(qū)域中任何地方都能形成 清晰的干涉條紋；,定

2、域條紋：只在疊加區(qū)中某些位置干涉 條紋的可見度較大,其它位 置幾乎為零。 定域深度：可形成清晰干涉條紋的范圍 (縱向)。,由Fresenel公式可估算出各反射、折射光的光強大小,32 等傾干涉,問題：反射光和透射光的干涉條紋哪個清晰？,* 只能考慮初始兩條反射光的干涉結(jié)果，作 為雙光束干涉處理。,1采用點光源照明,干涉圖樣: 以SS”為軸線的同心圓環(huán),考慮： 當(dāng) b = 0 時 = 1,0.65,1,楊氏實驗中： 0 取 b= 0 點光源,0 b ,b,R,d,即取同一入射光，經(jīng)平板上下表面反射成為兩束平行光，它們在無窮遠處相交。,Q Q,平行平板中：面光源 b 0, 取 = 0,采用面光源時

3、 在空間的某些區(qū)域(定域面), 干涉條紋的可見度不因光源的寬度增大而減小,等傾條紋定域在無窮遠 (透鏡的焦平面上),光源上不同點發(fā)出的同 一入射角的光，都聚焦 在同一干涉圓條紋上。,入射角不同的光，被聚焦在透鏡焦平面上不同的地方。, 條紋干涉級次與入射角有關(guān)。,Q Q,Q Q,場中任意點P的光強,設(shè)：I1 I2,等傾干涉光強表達式,Q Q,a兩光束間由路徑引起的光程差,三光程差公式,當(dāng)nn0和nn0時 兩反射光之間有的位相躍變。 當(dāng)n0 項,使用時允許入射角有一定的范圍，i 常量,h很小(10 量級) , 項 項,當(dāng)i 0，i 變化不太大時，dh 的變化較di 的變化對光程差的影響大得多。,問

4、題：如何使i 常量,1光源距膜比較遠。 2觀察條紋用的儀器（眼睛、顯微鏡） 的入瞳很小。,入射角和反射角范圍雖大，但儀器的入瞳較小，使入射光束的孔徑受到了限制。i 常量,解決的辦法：,在膜很薄，入瞳 很小時，接收系統(tǒng)僅接收到面光源上很小區(qū)域發(fā)出的光。, di 很小 s1-s2之間各點在P1點產(chǎn)生的干涉效果近似相同 s3-s4之間各點在P2點產(chǎn)生的干涉效果近似相同,問題：面光源是否使條紋可見度下降, 光源大小決定觀察條紋的視場, 在h小、入瞳小時，較大的擴展光源并不影 響條紋的可見度，反而擴大了觀察視場。,三干涉條紋的形狀,一般采用正入射 i = 0,等光程點的軌跡,i = 常量時 , n 、一

5、定，只有h是變量,等厚干涉：等光程點的軌跡取決與膜上 厚度相同點的軌跡。,2nh=m / 2 m= 1,2，3,條紋軌跡方程,第 m級亮紋,一般采用正入射 i = 0,四尖劈和牛頓環(huán),1尖劈（楔形薄膜）, i=0 i = 0 nn0,n,n0,條紋形狀：與棱邊平行的亮暗交替的直條紋。 (因為等厚線平行于棱邊) 白光照明：棱邊附近出現(xiàn)彩色條紋。,條紋間隔（單色光垂直照射時）,相鄰兩亮條紋的膜厚差,m=2nhm +/ 2 =m m= 0,1,2,第 m級亮紋,因為 很小，近似有 h l = / 2 n,第 m+1級亮紋,m+1=2nhm+1 +/ 2 =(m +1),條紋間隔,l = / 2 n,

6、h= hm+1 hm= / 2 n,1l 與m無關(guān)是等間隔條紋。 2條紋越疏，易觀察。,條紋間隔,l = / 2 n ,可見,2牛頓環(huán),n0,n,i=0 i = 0 n n0,條紋形狀 中心疏，邊緣密的同心圓環(huán) (等厚度的軌跡是圓環(huán)) （l = / 2 n ) 是變量由內(nèi)向外逐漸變大,亮環(huán)半徑,暗環(huán)半徑,m=1,2,m=0,1,2,中心條紋級次: rm=0 h= 0 , = / 2 =(m+1/2) , m=0, 環(huán)中心為一暗點。,1 rm ； 即暗環(huán) r1：r2：r3= m 條紋越密 2條紋級次，中心低邊緣高,與等傾條紋相反 3白光照明，得一系列彩色圓環(huán) 4若已知 測出rm可求出R（透鏡曲率半徑）,暗環(huán)半徑：,由rm的表達式可見,薄膜干涉的應(yīng)用舉例,