大學(xué)物理課件：第12章 光學(xué)2

1、12.5 薄膜干涉薄膜干涉 介質(zhì)薄膜受到照明時而產(chǎn)生的干涉現(xiàn)象，稱為薄膜干涉。計算光程差n1n2 n1n2e123QPabcd薄膜干涉條件：加強：考慮到半波損失：減弱： 1.由于薄膜厚度均勻，光程差由入射角確定，對于同一級條紋具有相同的傾角，因此稱為等傾干涉條紋。3.是否要考慮半波損失看具體情況而定。討論2.對于透射光，與反射光的干涉條紋形成互補。SLM觀察屏薄膜等傾干涉條紋的實驗裝置 條紋特點 形狀：同心圓環(huán)條紋間隔分布：內(nèi)疏外密條紋級次分布：e一定時，膜厚變化時，條紋的移動：波長對條紋的影響：k一定時，k，e一定時，中央級次高，邊緣級次低條紋由中央冒出（1）增透膜（低膜）（如照相機鏡頭）空

2、氣玻璃增透膜與高反膜所以反射減弱時，透射加強，故有膜的光學(xué)厚度為（2）高反射膜(HLHLH) 反射鏡表面交替鍍上光學(xué)厚度均為/4的高折射率ZnS膜和低折射率的MgF2膜，形成多層高反射膜。例12-3如用白光垂直入射到空氣中厚為320 nm的肥皂膜上（其折射率n1=1.33），問肥皂膜呈現(xiàn)什么色彩？解：黃光！取 k = 1，2，3代入上式，分別得 紅外線紫外線例12-4平面單色光垂直照射在厚度均勻的油膜上，油膜覆蓋在玻璃板上。所用光源波長可以連續(xù)變化，觀察到500 nm與700 nm波長的光在反射中消失。油膜的折射率為1.30，玻璃折射率為1.50，求油膜的厚度。解： n1n2平行光照射到表面平

3、整、厚度不均勻的薄膜上產(chǎn)生的干涉條紋。薄膜厚度e 相同之處對應(yīng)于同一級條紋，因此稱為等厚干涉條紋。光線垂直入射時：明紋暗紋等厚干涉劈尖干涉 當(dāng)光垂直入射到劈尖上，考慮到半波損失，光程差為反射光產(chǎn)生干涉的條件為1.條紋形狀 ：e相同處，相同，形成平行于棱邊明暗相間的直條紋等厚干涉條紋。3.相鄰明或暗條紋處的厚度差： 條紋特點 2.劈尖棱邊：暗條紋（四）相鄰明或暗條紋的間距（1)微小直徑測量（2）薄膜厚度測定（3）光學(xué)元件表面檢查劈尖膜干涉的應(yīng)用例12-5為了測量金屬細(xì)絲的直徑，把金屬絲夾在兩塊平玻璃之間，形成劈尖，如圖所示，如用單色光垂直照射 ，就得到等厚干涉條紋。測出干涉條紋的間距，就可以算出

4、金屬絲的直徑。某次的測量結(jié)果為：單色光的波長 =589.3 nm金屬絲與劈間頂點間的距離L=28.880 mm，30條明紋間的距離為4.295 mm,求金屬絲的直徑D？ 解： 相鄰兩條明紋間的間距 例12-6利用空氣劈尖的等厚干涉條紋可以測量精密加工工件表面極小紋路的深度。在工件表面上放一平板玻璃使其間形成空氣劈尖，以單色光垂直照射玻璃表面，由于工件表面不平，觀察到干涉條紋如圖。試根據(jù)紋路彎曲的方向，說明工件表面上紋路是凹的還是凸的，并證明紋路深度為平板玻璃工件解：由分析知：紋路是凹的，因為所以牛頓環(huán)在厚度為e處，光程差為所以得eRrO由幾何關(guān)系得因為Re ，所以eRrO由干涉條件：得牛頓環(huán)半徑為中心為暗斑，非均勻分布內(nèi)疏外密的同心圓環(huán)。 應(yīng)用： （1）在實驗室中測量入射光的波長，或平凸玻璃的曲率半徑R。（2）檢查透鏡的質(zhì)量例12-7用鈉燈（ = 5893A）觀察牛頓環(huán)，看到第k條暗環(huán)的半徑為r = 4mm，第k+5條暗環(huán)半徑r = 6mm，求所用平凸透鏡的曲率半徑R。解：聯(lián)立求解：邁克耳遜干涉儀G2G1例12-8當(dāng)