桂电大物AII重修干涉.ppt

第十一章 波动光学,牛顿,惠更斯,托马斯杨,菲涅尔,爱因斯坦,麦克斯韦,基态,激发态,普通光源的发光机制：,相干光的产生：,实 验 装 置,杨氏双缝干涉实验：,波程差,减弱,加强,杨氏双缝干涉条纹特点：,1、中央为明纹,2、条纹等间距,3、波程差, 条纹的级数和k的值不一定吻合, 数条纹的数目不能既数明纹又数暗纹,思考：,图中出现了几条完整的明纹和几条完整的暗纹？条纹宽度是多少？,一双缝实验中两缝间距为0.15mm，在0.1m处测得两条5级暗纹之间的距离为3.6mm，求所用单色光的波长。若改用450nm波长的单色光照射，在距屏幕中心1.05mm处会出现第几级条纹？,例1：,两条5级暗纹之间的距离为9个条纹宽度,出现四级暗纹,若 变化，则 将怎样变化？,若 变化，则 将怎样变化？,用白光光源进行双缝实验，用纯红色滤光片遮盖一条缝，纯蓝色滤光片遮盖另一条缝；,思考：,进行下列操作，双缝干涉条纹将怎样变化？,将整套装置浸入水中；,将光源和双缝一起向上平移；,光源不动，双缝稍向上平移；,无干涉现象,条纹上移,用两根灯丝代替双缝；,无干涉现象,用白光光源进行双缝实验，用纯红色滤光片遮盖一条缝，纯蓝色滤光片遮盖另一条缝；,思考：,进行下列操作，双缝干涉条纹将怎样变化？,将整套装置浸入水中；,将光源和双缝一起向上平移；,无干涉现象,条纹变窄,条纹上移,条纹上移,用两根灯丝代替双缝；,无干涉现象,光源不动，双缝稍向上平移；,光程：,光程：,光程差：,将光在介质中传播的路程折算成在真空中传播的路程。,*,P,*,例2：,S1,S2为两相干波源，它们到P点的距离分别r1和r2，路径S1P垂直穿过一块厚度为t1，折射率为n1的介质板，路径S2P垂直穿过一块厚度为t2，折射率为n2的介质板，其余部分可看做真空，这两条路径的光程差等于 （ ）,（A） （B） （C） （D）,例：,如图：用波长为的单色光照射双缝干涉实验装置。若将一折射率为n，劈角为的透明劈尖插入光线2中，则当劈尖向上移动时（只遮住S2），屏上的干涉条纹将： （填“变宽”、“变窄”、“上移”、“下移”等）；,下移,例：,真空中波长为的单色光，在折射率为n的介质中，从A点沿某一路径传播到B点，路径的长度为l，A、B两点光振动位相差记为，则： （ ）,（A） ， （B） ， （C） ， （D） ，,例：,在相同的时间内，一束波长为的光在空气中和玻璃中：（ ）,（A）传播的路程相等，走过的光程相等。 （B）传播的路程相等，走过的光程不相等。 （C）传播的路程不相等，走过的光程相等。 （D）传播的路程不相等，走过的光程不相等。,透镜等光程原理：,透镜不产生附加的光程差,薄膜干涉：,当光线垂直入射时,应用：,增透膜、增反膜,例：,用折射率为 n 的氟化镁在玻璃表面镀一层针对波长为 的光的增透膜，则镀膜的最佳厚度为 （ ）,（A） /n； （B） /(2n)； （C） /(4n) ； （D） /(8n) ；,思考：,一层非常薄的肥皂膜（厚度远小于可见光的波长），折射率为1.33。我们看上去会一片漆黑，没有任何反射光，如果把它覆盖在折射率为1.50的玻璃片上，看上去会是一片明亮，你能解释这种现象么？,为什么我们观察不到日光照在窗玻璃上的干涉条纹？,劈尖干涉：,明纹,暗纹,等厚干涉,特点：,棱边为暗纹（或明纹）,相邻条纹对应的厚度差：,劈尖干涉：,条纹宽度满足：,干涉条纹的移动,检验光学元件表面的平整度,劈尖干涉的应用,干涉膨胀仪,例7：,有两个几何形状完全相同的劈尖，一个是空气中的玻璃劈尖，另一个是玻璃中的空气劈尖。当以波长相同的单色光分别垂直照射它们时 （ ）,（A）空气劈尖的条纹间距比玻璃劈尖的大 ； （B）玻璃劈尖的条纹间距比空气劈尖的大 ； （C）两个劈尖的条纹间距相同 ； （D）观察不到玻璃劈尖的干涉条纹 。,例：,标准平板,待测平板,用劈尖干涉来检验工件的平整度，观察到干涉条纹如图所示。已知条纹弯曲部分的顶点恰好与右边相邻的明条纹的直线部分相切，则（ ）,（A）有一凹陷的槽，深为/4； （B）有一凹陷的槽，深为/2； （C）有一凸起的梗，高为/4； （D）有一凸起的梗，高为/2；,劈尖干涉的应用,测细丝的直径,测薄膜的厚度,例：,用波长为的单色光垂直照射折射率为 n2 的劈形膜，图中各部分折射率的关系为 n1 n2 n3，观察反射光的干涉条纹，从劈形膜顶开始向右数第 条暗纹中心所对应的厚度是多少？,第条暗纹：,第条暗纹：,第条暗纹：,第条暗纹：,例：,在半导体光刻技术中，需要先在硅片上镀一层 薄膜。为测量膜厚度，可将 加工成劈形膜形状。已知 的折射率为n1，劈形膜的长度为L，用波长为的单色光垂直照射。结果在显微镜下共读出N条干涉明纹。则膜的厚度是多少？,牛顿环,牛顿环,明纹,暗纹,思考：,为什么牛顿环干涉中两相邻条纹间的距离不相等？如果要相等应该对透镜作怎样的处理？,在平凸透镜向上移动的过程中，干涉条纹如何变化？,劈尖厚度的变化不均匀,将透镜做成圆锥形,向圆心收缩,若将显微镜移到平板玻璃下面，则观察到的干涉条纹有何不同？,原明纹处出现暗纹，原暗纹处出现明纹,思考：,例：,如图所示，用平凹透镜代替平凸透镜做牛顿环实验，请画出在平板玻璃上方观察到的干涉条纹，只画暗纹，表示出它们的形状、条数和疏密。,练习：,把牛顿环装置的平凸透镜和平板玻璃（折射率n1=1.5）之间的空气换成水（折射率n2=1.33），求第k个暗环半径的相对改变量。,单色光源,反射镜,反射镜,迈克尔孙干涉仪,迈克尔孙干涉仪,光程差,迈克尔孙干涉仪,在迈克尔孙干涉仪的一个臂中，放入一片折射率为n的透明介质薄膜后，观察到条纹移动了1条。已知入射光波长为 ，则薄膜的厚度