大學(xué)物理等厚干涉

1、 大學(xué)物理§5-4 薄膜干涉一、薄膜干涉的分類薄膜干涉是分振幅干涉!日常見(jiàn)到的薄膜干涉例子： 肥皂泡， 雨天地上的油膜， 昆蟲(chóng)翅膀上的彩色 膜為何要薄？光的相干長(zhǎng)度所限考察反射光：1、2兩束相干光的光程差為：根據(jù)幾何關(guān)系 ， ， 得 （自己推導(dǎo)）討論：（1） 與 ， 有關(guān)當(dāng) 一定時(shí)，與 有關(guān)，同一條紋的入射角相同 等傾干涉當(dāng) 一定時(shí)，與 有關(guān)，同一條紋對(duì)應(yīng)著厚度相同的地方 等厚干涉（2） （理解：能量守恒）反射光與透射光的干涉情況相反！薄膜的折射率為，上下兩邊介質(zhì)的折射率分別為 和 當(dāng)時(shí)，反射光：有，C無(wú) 有 透射光：C無(wú)，B無(wú) 無(wú)（3）半波損失分析反射光無(wú)半波損失 ：A有，C有 ：

2、A無(wú)，C無(wú)反射光有半波損失 ：A有，C無(wú) ：A無(wú)，C有二、劈尖干涉1、劈尖干涉劈尖：夾角很小的兩個(gè)平面所構(gòu)成的薄膜。例如： rad用平行單色光垂直照射：由于很小，可簡(jiǎn)化為右圖的形式考慮從厚度為的A點(diǎn)入射的一條光線，反射光1和2疊加。注意這種情況下從下表面反射的光線有半波損失。上下表面反射的兩相干光的光程差為： （半波損失具體情況具體分析） （） 明 （） 暗關(guān)注第級(jí)亮紋 該級(jí)亮紋對(duì)應(yīng)著劈尖上厚度相同的地方！劈尖上厚度相同的地方，對(duì)應(yīng)著一條明或暗的條紋 等厚干涉條紋2、條紋形狀等厚的地方是平行于棱邊的直線 直條紋！： rad第級(jí)明紋： 第級(jí)明紋： 兩式相減 故相鄰條紋厚度差： 第級(jí)明紋與第級(jí)明紋

3、間距 與干涉級(jí)次無(wú)關(guān) 等間距（1）等間距分布的直條紋；（2） ， ，變密 （大到一定程度，密不可分）；（3），暗條紋（具體情況具體分析）；（4）薄膜厚度改變，條紋改變一條；，向棱邊移動(dòng)；移動(dòng)條，厚度變化距離： 3、應(yīng)用：（1）測(cè)光波的波長(zhǎng)l（2）測(cè)微小直徑、厚度（或鍍膜厚度）（3）檢測(cè)表面的平整度例5.4：見(jiàn)第一冊(cè)教材第194頁(yè)。如圖，所示是相鄰的兩條明條紋的中心位置，請(qǐng)判斷工件表面上紋路的凹與凸？并求紋路深度？平玻璃工件解：（1）設(shè)圖中兩條明紋分別是第和第級(jí)明紋，顯然，P點(diǎn)處空氣劈尖的厚度為，工件上此處為凹；（2）設(shè)P點(diǎn)處工件劃痕深度為根據(jù)比例關(guān)系 而 故 三、牛頓環(huán)上下表面反射的兩相干光的

4、光程差為：（） （） 明條紋（） （） 暗條紋 等厚干涉！特點(diǎn)：（1）明暗相間的同心圓條紋；（2） （O點(diǎn)）：暗斑； （具體情況具體分析）（3）中疏邊密；（4）薄膜厚度改變，條紋改變一條；，向中心移動(dòng)；移動(dòng)條，厚度變化距離： 明暗環(huán)的半徑可由幾何關(guān)系確定： 忽略掉二階小量 ，得 （）（2）式與（1）或（）式分別結(jié)合可求出明環(huán)和暗環(huán)的半徑第k級(jí)明環(huán)半徑： （）第k級(jí)暗環(huán)半徑： （）l 應(yīng)用：測(cè)，測(cè)Ex.2：如圖，從反射方向看條紋形狀？ 從透射方向看呢？解：左半邊中心為亮斑，右半邊中心為暗斑，中疏邊密。如圖所示（略）例5.7：用He-Ne激光器發(fā)出的nm的單色光，在牛頓環(huán)實(shí)驗(yàn)時(shí)，測(cè)得第個(gè)暗環(huán)半徑為5.63mm，第個(gè)暗環(huán)半徑為7.96mm，求平凸透鏡的曲率半徑解：設(shè)某暗紋對(duì)應(yīng)的空氣膜厚度為 ，該暗環(huán)的半徑為 因而 兩式相減得 mEx.3：玻璃凸透鏡放在平玻璃上，形成牛頓環(huán)，m，用紫光垂直照射，第級(jí)明紋半徑 m，第級(jí)明紋半徑 m，求：解：設(shè)某明紋對(duì)應(yīng)的空氣膜厚度為 ，該明環(huán)的半徑為 因而 兩式相減得 Å例5.8：在牛頓環(huán)實(shí)驗(yàn)中，透鏡的曲率半徑為5.0m，直徑為2.0cm（1）用波長(zhǎng) Å的單色光垂直照射時(shí)，可看到多少明條紋？（2）若在空氣層中充以折射率為的液體，可看到46條明條紋，求液體的折射率（玻璃的折射率為1.50）。（見(jiàn)第一冊(cè)