单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,薄膜干涉,利用薄膜上、下两个表面对入射光的反射(或折射)，可在反射方向(或透射方向)获得相干光束。,一、,等倾干涉,扩展光源,照射下的薄膜干涉,a,1,a,2,a,在一均匀透明介质,n,1,中,放入上下表面平行,厚度,为,e,的均匀介质,n,2,(n,1,),，,用扩展光源照射薄膜，其,反射和透射光如图所示,8,-3,分振幅干涉,光线,a,2,与光线,a,1,的光程差为：,a,1,a,2,a,半波损失,由折射定律和几何关系可得出：,干涉条件,薄膜,a,a,1,a,2,n,1,n,2,n,3,不论入射光的的入射角如何,额外程差的确定,满足,n,1,n,3,(,或,n,1,n,2,n,2,n,3,(,或,n,1,n,2,屏,透镜,玻璃,薄膜,*,*,*,S,1,S,2,S,3,单,色,光,源,e,n,1,n,2,n,1,n,2,n,1,屏,透镜,玻璃,薄膜,*,*,*,S,1,S,2,S,3,单,色,光,源,e,n,1,n,2,n,1,n,2,n,1,屏,透镜,玻璃,薄膜,*,*,*,S,1,S,2,S,3,单,色,光,源,e,n,1,n,2,n,1,n,2,n,1,屏,薄膜,透镜,玻璃,*,*,*,S,1,S,2,S,3,单,色,光,源,e,n,1,n,2,n,1,n,2,n,1,屏,薄膜,透镜,玻璃,*,*,*,S,1,S,2,S,3,单,色,光,源,e,n,1,n,2,n,1,n,2,n,1,等倾干涉,条纹,屏,薄膜,透镜,玻璃,干涉成因：,薄膜,透镜,扩展,光源,“,1”,“,2”,“,3”,“,4”,光线“1”、“2”,不是相干光！,屏,干涉条纹的干涉级决定于入射光的入射角。,对于,不同倾角,的光入射：,可以看出：,入射角 越小，,光程差越大,条纹越在中心，,干涉级越大,。,=,明纹,暗纹,干涉公式：,r,结论：,1）,不同的入射角,的光线,对应着,不同干涉级,的 条纹，,倾角相,同,的光 线产生,相同干涉级条纹,（等倾干涉）。,2）入射角越小，光程差越大；即越靠近中心，,干涉,级越高。,讨论：,1）若膜厚发生变化：,明纹,盯住某条明纹，,不变，,条纹向里收缩,e,减小，,减小，,当膜厚增加时：,盯住某条明纹，,不变，,条纹向外扩,e,增加，,增大，,当膜厚减小时：,薄膜厚度,e,连续增加干涉条纹有何变化？,A、,不变,B、,条纹内缩,C、,条纹外冒,膜的厚度,e,一定时，越靠近中心处，,i,越小，,越小，光程差越大，条纹级次越高。,膜的厚度,e,增大时，条纹外冒，中心处明暗交替。,膜的厚度,e,减小时，条纹内缩，中心处明暗交替。,明纹条件,：,问题:,2）如光源由不同频率组成，则将出现彩色条纹。,若白光入射：,由,红到紫,的彩色条纹。,明纹,一定，,大，,大，,大,小，条纹靠中心,3）等倾干涉定域在无限远，只能通过透镜或将,眼调到聚焦无限远才能看到.,薄膜,透镜,屏,扩展,光源,“,1”,“,2”,“,3”,“,4”,4）扩展 光源成为观察等倾干涉条纹的有利条件。,“,1”、“2”、“3”,“4”光线之间虽,非相干光，但,在同一倾角下，,加强则同时加,强。减弱则都,减弱,扩展光源的作用,不同点光源发出的,相同倾角,的光线在屏幕上产生的干涉条纹重合。非相干叠加的结果，明纹的光强增加，条纹更加清晰。,问题：,不同点光源产生的干涉条纹的叠加是,A、,相干叠加,B、,非相干叠加,二、增透膜和增反膜,增透,膜,-,利用薄膜上、下表面反射光的光程差符合相消干涉条件来减少反射，从而使透射增强。,增,反膜,-,利用薄膜上、下表面反射光的光程差满足相长干涉，因此反射光因干涉而加强。,问,：若反射光相消干涉的条件中,取,k,=1，,膜的厚度为多少？此增,透膜在可见光范围内有没有增反？,例 已知,用波长 ，照相机镜头,n,3,=1.5,，,其,上涂一层,n,2,=1.38,的氟化镁增透膜，光线垂直入射。,解,：因为 ，所以反射光,经历两次半波损失。反射光相干相,消的条件是：,代入,k,和,n,2,求得：,此膜对反射光相干相长的条件：,可见光波长范围 400700,nm,波长412.5,nm,的可见光有增反。,问：若反射光相消干涉的条件中,取,k,=1，,膜的厚度为多少？此增,透膜在可见光范围内有没有增反？,等,厚,干,涉,厚度为,e,处，两相干光的光程差为,1,、,2,两束反射光来自同一束入射光，它们可以产生干涉。,e,A,反射光2,反射光1,单色平行光,i,三、等厚干涉,垂直入射,i=0,干涉条件,膜上,厚度相同的位置,有相同的光程差,对应同一级条纹,，故称为,薄膜等厚干涉,。,1,.劈尖,干涉,（劈形膜）,夹角很小的两个平面所构成,的薄膜,空气劈尖,(wedge film）,实心劈尖,棱边,楔角,平行单色光垂直,照射实心劈尖上，劈尖上厚度相同的地方，两相干光的光程差相同，对应一定,k,值的明或暗条纹。,棱边处，,e=0,=/2,，,出现暗条纹,有“半波损失”,问题讨论,问题1 用单色平行光垂直照射如图的介 质劈形膜，劈棱处为明纹还是暗纹？,A、,明纹,B、,暗纹,C、,不能判断，视 的值而定,(当 或 时),或 当 或 时）,若 为明条纹,为暗条纹,设每一干涉条纹对应的薄膜厚度分别为：,如条纹间距离为,(1),由明纹公式：,(2),实心劈尖任意相邻明条纹对应的厚度差：,任意相邻明条纹(或暗条纹)之间的距离,l,为：,在,入射单色光一定时，劈尖的楔角,愈小，则,l,愈大，干涉条纹愈疏；,愈大，则,l,愈小，干涉条纹愈密。,当用白光照射时，将看到由劈尖边缘逐渐分开的彩色直条纹。,薄膜厚度增加时，条纹下移，,厚度减小时条纹上移。,薄膜的 增加时，条纹下移，减小时,条纹上移。,2）牛顿环,A-,曲率半径很大的凸透镜,装置：,B-,平面光学玻璃,A,B,干涉图样：,半反,射镜,显,微,镜,r,随着,r,的增加而变密！,2、牛顿环,Newton ring,(,等厚干涉特例),空气薄层中，任一厚度,e,处,上下表面反射光的干涉条件：,略去,e,2,各级明、暗干涉条纹的半径：,e=0,两反射光的光程差,=/2,，为,暗斑,。,条纹形状：,干涉条纹是以平凸透镜与平面玻璃板的接触点为圆心，明暗相间的同心圆环，中心为暗点(实际上由于磨损、尘埃等因素的影响，中央常模糊不清)。,随着牛顿环半径的增大，条纹变得越来越密。即,条纹不等间距，,内疏外密,。,问题1,在折射率相同的平凸透镜与平面玻璃板间充以某种透明液体。从反射光方向观察，干涉条纹将是：,A、,中心为暗点，条纹变密,B、,中心为亮点，条纹变密,C、,中心为暗点，条纹变稀,D、,中心为亮点，条纹变稀,E、,中心的亮暗与液体及玻璃的折射率有关，条纹变密,F、,中心的亮暗与液体及玻璃的折射率有关，条纹变稀,选择,A：,正确！,问题2,如图，用单色平行光垂直照射在观察牛顿环的装置上，当平凸透镜垂直向上缓慢平移而远离平板玻璃时，干涉条纹将：,A、,静止不动,B、,向中心收缩,C、,向外冒出,D、,中心恒为暗点，条纹变密,选择,B：,正确！,分析：,判断干涉条纹的移动和变化，可跟踪某一级干涉条纹，例如第,k,级暗纹，其对应的空气膜厚度为 。当平凸透镜向上缓慢平移时，平凸透镜下表面附近对应空气膜厚度为 的点向中心移动，因此干涉条纹向中心收缩，中心处由暗变亮，再变暗，如此反复。,例,已知：用紫光照射，借助于低倍测量,显微镜测得由中心往外数第,k,级明环,的半径 ,k,级往上数,第,16 个明环半径 ，,平凸透镜的曲率半径,R=2.50m,求：紫光的波长？,解：根据明环半径公式：,测细小直径、厚度、微小变化,h,待测块规,标准块规,平晶,测表面不平度,等厚条纹,待测工件,平晶,检验透镜球表面质量,标准验规,待测透镜,暗纹,四、,迈克耳逊干涉仪,M,1,2,2,1,1,S,半透半反膜,光束2和1发生干涉,若,M,1,、,M,2,平行,等倾,条纹,G,1,-,半涂银镜,G,2,-,补偿透镜,M,1,、M,2,反射镜,E-,眼及望远镜,M,2,M,1,G,1,G,2,E,若,M,1,、,M,2,有,小夹角,等厚,条纹,若条纹为等厚条纹，,M,2,平移,d,时，干涉条移过,N,条，则有：,应用：,微小位移测量,测折射率,M,1,2,2,1,1,S,半透半反膜,M,2,M,1,G,1,G,2,当,M,1,移动半个波长时,光程差,改变一个波长,视场中将看到,一条条纹移过。,例,.,在迈克耳逊干涉仪的两臂中分别引入,10,厘米长的玻璃管,A、B,，,其中一个抽成真空，另一个在充以一个大气压空气的过程中观察到,107.2,条条纹移动，所用波长为,546,nm,。,求空气的折射率？,解：设空气的折射率为,n,相邻条纹或说条纹移动一条时，对应光程差的变化为一个波长，当观察到,107.2,条移过时，光程差的改变量满足：,迈克耳逊干涉仪的两臂中便于插放待测样品，由条纹的变化测量有关参数。,精度高,。,