高中物理薄膜的等厚干涉资料课件选修三.ppt

1 薄膜的等厚干涉 2 一 薄膜干涉 如图 相干光在b点的光程差为 而 得 3 利用 得薄膜干涉相遇点光程差 如果点光源s与薄膜相距很远 上式也适用 4 讨论 1 如果平行光入射薄膜表面 当平行光垂直入射薄膜表面时 薄膜干涉相遇点光程差为 2 当薄膜厚度一定时 薄膜厚度相同处 光程差相同 对应同一条干涉条纹 这种干涉称等厚干涉 每一干涉条纹与一入射角对应 称这类干涉为等倾干涉 5 产生等倾干涉 光源必须是扩展光源 且在透镜焦平面上观察干涉条纹 考虑同一入射面内所有相同入射角的光线 同一入射角的入射光线 反射后会聚于同一点 形成一圆锥 6 2 等厚干涉应用举例 1 增透膜 增透膜是使膜上下两表面的反射光干涉满足减弱条件 如mgf2薄膜 平行光垂直入射时 相干光的光程差为 增透条件 2 增反膜 增反膜是使膜上下两表面的反射光干涉满足加强条件 mgf2薄膜的增反条件 7 高反膜 如图的多层膜 对于zns来说 增反条件为 对于mgf2来说 增反条件为 8 用单色平行光垂直照射劈尖 形成的等厚干涉条纹出现在平行于劈棱的相同厚度的位置上 3 劈尖 明暗纹条件 明 暗 劈棱处为暗纹还是明纹 讨论 9 相邻明 暗 纹薄膜厚度差 相邻条纹间距 10 把劈尖上表面向上缓慢平移 有何现象 因为劈尖角不变 条纹间距不变 把劈尖角逐渐增大 因为劈尖角变大 条纹间距变小 劈尖上表面向上缓慢平移时等光程差处向劈棱处移动 条纹向劈棱处移动 因为劈尖角增大时等光程差处向劈棱处移动 条纹向劈棱处挤 劈尖上总条纹数不变 劈尖上总条纹数变多 11 播放动画 12 播放动画 13 例1 测量钢球直径 用波长为589 3nm的钠黄光垂直照射长l 20mm的空气劈尖 测得条纹间距为1 18 10 4m 求 钢球直径d 解 14 例2 在半导体元件生产中 为测定硅 si 片上sio2薄膜的厚度 将该膜一端削成劈尖状 已知sio2折射率n 1 46 用波长为546 1nm的绿光垂直照射 观测到sio2劈尖薄膜上出现7条暗纹图 问sio2薄膜厚度是多少 si的折射率为3 42 解 劈尖处是明纹 薄膜厚 15 劈尖的另一作用 检测待测平面的平整度 依据 同一条纹对应的空气薄膜厚度相同 16 例3 为检测某一工件的表面光洁度 在它表面上放一块标准平面玻璃 一端垫一小片锡箔 使平板玻璃与待测物之间形成空气劈尖 用通过绿色滤片的波长为550nm的光垂直照射 观测到一般干涉条纹间距l 2 34mm 但某处条纹弯曲如图所示 其弯曲最大畸变量a 1 86mm 问 该处工件表面有怎样的缺陷 其深度 或高度 如何 解 17 将一块半径很大的平凸镜与一块平板玻璃叠放在一起 二者之间便形成类似劈尖形的空气层 用单色平行光垂直照射 在空气层上表面两束反射光干涉 产生的干涉条纹称牛顿环 空气薄膜厚度相同处光程差相同 所以牛顿环为一系列同心圆环 4 牛顿环 18 讨论 明纹 暗纹 牛顿环中心是明的还是暗的 明暗纹条件 rk与ek间的关系 19 牛顿环半径 得明环半径 由 得暗环半径 由 牛顿环条纹的特点 20 牛顿环应用 测量未知单色平行光的波长 测量第k级和第m级暗环直径dk dm 由 得 检测光学镜头表面曲率是否合格 21 解 由 例1 在牛顿环实验中 以钠光灯为光源 测得牛顿环第k 20的暗环直径d 11 75mm求透镜的曲率半径 22 例2 用曲率半径r 4 50m的平凸透镜做牛顿环实验