大学物理薄膜干涉.ppt

18 3薄膜干涉 是分振幅干涉 常见 肥皂泡 油膜 昆虫的翅膀 膜为何要薄 光的相干长度所限 普遍地讨论极为复杂 实际意义最大的是厚度不均匀薄膜表面的等厚条纹和厚度均匀薄膜在 远处的等倾条纹 不要求 一 等倾干涉条纹 对反射光 n1n1 应计半波损失 进一步推导参见书p166 若是单色光照射 出现明 暗纹 若是白光照射 出现彩色条纹 当i 0 正入射 时 与反射光形成互补 倾角相等的光线形成同一条条纹 等倾条纹 e一定 i同则 同 对应同一条条纹 观察等倾条纹的实验装置和光路 从点光源发出的单条光线的光路 从点光源发出的锥面上光线的光路 从点光源发出的锥体上光线的光路 二 等厚干涉条纹 1 劈尖 劈形膜 夹角很小的两个平面间的介质薄膜叫劈尖 实际应用中 大都是平行光 入射 空气劈尖 由于劈尖角极小 反射光1 2在膜面的光程差可简化计算 反射光1 单色平行光 入射 e n1 n1 n2 A 反射光2 设n2 n1 A 1 2的光程差 e 0 棱边 为零级暗纹 膜厚度相等的光线形成同一条条纹 等厚条纹 两相邻明 暗 纹对应的薄膜厚度差为 对空气劈尖 n2 1 L 两相邻明 暗 纹间距 干涉条纹为平行于棱边的明暗相间的等间距的直条纹 可用读数显微镜观察 n2不变 使 则条纹如何移动 则L 条纹变密 即条纹向棱边移动 根据间距变化判断条纹移动方向 等厚干涉条纹 劈尖 不规则表面 同一厚度对应同一条条纹 白光入射 单色光入射 肥皂膜的等厚干涉条纹 2 牛顿环 若n1 n2 n3 则应计半波损失 e 0 中心 为零级暗纹 暗斑 牛顿环为同心圆条纹 r k 条纹向外级次越高 对暗环 对明环可作类似分析 k r 条纹向外由疏变密 白光入射的牛顿环照片 平凸透镜向上移 条纹怎样移动 透射光条纹 解 对应k级明环 n2 k 条纹向内移动 间隔变小 选 B 根据级次变化判断条纹移动方向 例3 书p171 例18 4 一平面光波 照射厚度均匀的薄油膜 油膜覆盖在玻璃板上 所用光波波长可连续变化 观察到有且仅有500nm与700nm的光在反射中消失 油的折射率为1 3 玻璃的折射率为1 5 试求油膜厚度 三 增透膜和增反膜 书p170 自学 解 500nm与700nm的光在反射中消失 说明这两种波长的入射光经薄油膜的上 下表面反射后的反射光干涉相消 又 有且仅有 1 500nm和 2 700nm的光干涉相消 可设它们相消的级次分别为k级和 k 1 级 n1 n2 n3 故不计半波损失 解 对应k级明纹 n2不变 e k 条纹向棱边方向平移 选 C 解 路程r vt 不等 光程L nr r c v ct 相等 选 C 这表明 光在介质中传播路程r相当于在真空中传播路程nr 历时相同 t r v nr c 光程相等 传播时间相等 光程的第二层含义 例6 劈尖等厚纹弯曲 用来判断工件表面缺陷 xi xk 处弯曲条纹对应的空气膜厚度等于xk处直条纹对应的厚度 缺陷为凹陷 若缺陷为凸起 则条纹向远离棱边的方向弯曲 设缺陷的最大深度为h 缺陷示意图 放大版 分析 以上缝为例 假设加玻片前P处 在O点上方 为k级明纹 加玻片后为k 级明纹 加玻片前 加玻片后