第三章2-薄膜干涉課件

§3.6;3.7“分振幅法”獲得相干光——薄膜干涉一.薄膜干涉現(xiàn)象二.薄膜干涉的一般公式三.等傾干涉四.等厚干涉§3.6;3.7“分振幅法”獲得相干光——薄膜干涉減弱加強減弱加強減弱加強減弱加強三.等傾干涉當薄膜為厚度均勻的平面膜干涉條件：暗紋明紋等傾干涉現(xiàn)象

1231n2n1ndCBA●SLP●Dirir5E4三.等傾干涉當薄膜為厚度均勻的干涉條件：暗紋明紋等傾干涉LPo

r環(huán)

dnnn>nir·21Si

·ii

條紋特點

形狀:一系列同心圓環(huán)

明暗:干涉條紋更加明亮越大條紋級次越小

條紋級次分布:

條紋間隔分布:內(nèi)疏外密越大條紋越密

膜厚變化時，條紋的移動：LPor環(huán)dnnn>nir·21Si·ii

dnnn>niL21iPo

r環(huán)iiSr討論可得相鄰兩條紋的角間距

條紋間隔分布:內(nèi)疏外密越大條紋越密dnnn>niL21iPor環(huán)iiSr討論可任何兩個相鄰的明條紋或暗條紋之間所對應(yīng)的空氣層厚度之差為：暗紋明紋nl①②任何兩個相鄰的明條紋或暗條紋之間所對應(yīng)的暗紋明紋nl①②暗紋明紋任何兩個相鄰的明條紋或暗條紋之間的距離θ

越小，干涉條紋愈疏，

θ越大，干涉條紋愈密。nl①②暗紋明紋任何兩個相鄰的明條紋或暗條紋之間的距離θ越小，干涉

牛頓環(huán)在一塊光平的玻璃片B上，放一曲率半徑R很大的平凸透鏡A，在A

、B之間形成一劈形空氣薄膜l①②空氣薄膜當垂直入射的單色平行光透過平凸透鏡后，在空氣薄膜的上、下表面發(fā)生反射，這兩束光是相干光，它們在透鏡下表面處相遇而發(fā)生干涉，牛頓環(huán)在一塊光平的玻璃片B上，l①②空氣薄膜當垂直入射的

牛頓環(huán)l①②光程差暗紋明紋由牛頓環(huán)結(jié)構(gòu)可知，等厚線為以接觸點為圓心的同心圓，所以牛頓環(huán)干涉圖樣為同心的明暗相間的圓環(huán)。牛頓環(huán)l①②光程差暗紋明紋由牛頓環(huán)結(jié)構(gòu)可知，第三章2-薄膜干涉ppt課件接觸點暗斑下面確定明、暗圓環(huán)的半徑：接觸點暗斑下面確定明、暗圓環(huán)的半徑：olR①②光程差：k=1,2,…第k個明環(huán)半徑明環(huán)：略去olR①②光程差：k=1,2,…第k個明環(huán)半徑明光程差：(k=0,1,2,…)第k個暗環(huán)半徑暗環(huán)：r越大條紋越密olR①②光程差：(k=0,1,2,…)第k個暗環(huán)半徑應(yīng)用：

測透鏡球面的半徑R：

已知,測

m、rk+m、rk，可得R

。

測波長λ：

已知R，測出m

、rk+m、rk，可得λ。

檢驗透鏡球表面質(zhì)量標準驗規(guī)待測透鏡暗紋應(yīng)用：測透鏡球面的半徑R：測波長λ：檢驗透鏡球表面質(zhì)量上面介紹的劈尖和牛頓環(huán)的干涉現(xiàn)象，都是在薄膜的反射光中看到的，在透射光中，也同樣有干涉條紋，但這時條紋的明暗情形與反射時恰好相反，在接觸處為明紋（為什么）。上面用的都是單色光，若用復色光（如白光）將會看到彩色條紋看到的級次少，為什么？上面介紹的劈尖和牛頓環(huán)的干涉現(xiàn)象，上面用的都是單色光，若用復例1利用空氣劈尖的等厚干涉條紋可以檢測工件表面存在的極小的凹凸不平。在顯微鏡下觀察干涉條紋。試根據(jù)干涉條紋彎曲的方向，說明工件表面是凹還是凸？并證明深度可用下式求的。在經(jīng)過精密加工的工件表面上放一光學平面玻璃，使其間形成空氣劈尖，用單色光垂直照射玻璃表面例1利用空氣劈尖的等厚干涉條紋可以檢測工件表面在顯微鏡下觀察解：干涉條紋彎曲說明工件表面不平，因為k

級干涉條紋各點都相應(yīng)于同一氣隙厚度，如果條紋向劈尖棱的一方彎曲，由式說明該處氣隙厚度有了增加，可判斷該處為下凹解：干涉條紋彎曲說明工件表面不平，說明該處氣隙厚度有了增加，例2、用波長為λ的平行單色光垂直照射圖中所示裝置，下半部分為一圓柱形凹面，觀察空氣薄膜上下表面反射光形成的等厚干涉條紋，計算各級暗紋的位置并在裝置下方的方框內(nèi)畫出相應(yīng)的暗條紋的大致位置（要表示出它們的形狀，條數(shù)和疏密）。等厚干涉形狀：直條紋解:暗紋條件：條數(shù)：d=0處是暗紋8條暗紋例2、用波長為λ的平行單色光垂直照射圖中所示裝置，下半部分為疏密（位置分布）:等厚干涉形狀：直條紋解:暗紋條件：條數(shù)：d=0處是暗紋8條暗紋外密內(nèi)疏疏密（位置分布）:等厚干涉形狀：直條紋解:暗紋條件：條數(shù)：d例3用單色光觀察牛頓環(huán)，測得某一明環(huán)的直徑為3.00mm，它外面第五個明環(huán)的直徑為4.60mm,平凸透鏡的半徑為1.03m，求此單色光的波長。解：明環(huán)的級次為k例3用單色光觀察牛頓環(huán)，測得某一明環(huán)的直徑為解：明環(huán)的級次為§3.8.1干涉儀——邁克爾遜干涉儀干涉儀是根據(jù)光的干涉原理制成的精密測量儀器，它可精密地測量長度及長度的微小改變等。在現(xiàn)代科學技術(shù)中有著廣泛的應(yīng)用。干涉儀的種類很多，這里只介紹在科學發(fā)展史上起過重要作用并在近代物理和近代計量的發(fā)展上仍起著重要作用的邁克爾遜干涉儀。§3.8.1干涉儀——邁克爾遜干涉儀干涉儀是根據(jù)光的干邁克耳遜干涉儀一.儀器結(jié)構(gòu)、光路M2M1EG2G1邁克耳遜干涉儀一.儀器結(jié)構(gòu)、光路M2M1EG2G1一.儀器結(jié)構(gòu)、光路M2M1EG2G1S2211半透半反膜M1和M2是精密磨光的平面反射鏡，分別裝在相互垂直的兩臂上，M1固定，M2而可通過精密絲桿沿臂長的方向移動。G1和G2是兩塊完全相同的玻璃板G2被稱為補償板，是為了使光束1也同光束2一樣地三次通過玻璃板，以保證兩光束間的光程差不致過大。M1和M2與G1和G2成45°角傾斜安裝。在G1的后表面上鍍有半透明的銀膜，能使入射光分為振幅相等的反射光和透射光。一.儀器結(jié)構(gòu)、光路M2M1EG2G1S2211半透半反二.干涉結(jié)果分析M2M1EG2G1S2211半透半反膜由于G1銀膜的反射，使在M2附近形成M1的一個虛像M1′當調(diào)節(jié)M1使M1與M2相互精確地垂直，在屏幕上可觀察到圓形的等傾條紋，如果M1與M2偏離相互垂直的方向，這時就能觀察到等厚直條紋。因此光束1和光束2的干涉等效于由M2和M1′之間空氣薄膜產(chǎn)生的干涉。二.干涉結(jié)果分析M2M1EG2G1S2211半透半反膜等厚干涉條紋等傾干涉條紋與重合等等與重合二.干涉結(jié)果分析當條紋為等傾條紋時，移動M2

，相當于改變M2和M1′之間空氣薄膜的厚度，此時干涉條紋會出現(xiàn)條紋“吞進”或“冒出”的現(xiàn)象“吞進”或“冒出”的條紋數(shù)與移動距離的關(guān)系M2M1EG2G1S2211半透半反膜即,干涉條紋每移動一條相當于空氣薄膜厚度改變.兩臂光程差也改變二.干涉結(jié)果分析當條紋為等傾條紋時，移動M2，M2M1E三.應(yīng)用：

測量微小位移

測折射率

測光譜線的波長和精細結(jié)構(gòu)M2M1EG2G1S2211半透半反膜1907年，邁克耳遜獲得諾貝爾獎三.應(yīng)用：測量微小位移測折射率測光譜線的波長和例1如圖