光学 等倾干涉.ppt

第一章 光的干涉 1 6薄膜干涉 InterferencefromThinFilms 一 透镜不引起附加的光程差 1 6分振幅薄膜干涉 一 等倾干涉 一 单色点光源引起的干涉现象 1 光程差 额外程差 无论n1 n2还是n1 n2 在两反射光束中 始终存在半波损失 故有 2的额外程差 Interferenceofequalinclination 光程差 两光束的光程差为 代入上式可得 透射光的光程差 注意 透射光和反射光干涉具有互补性 符合能量守恒定律 根据具体情况而定 反射光干涉图样条纹可见度高 清晰 透射光干涉条纹可见度低 不清晰 当光线垂直入射时 当时 当时 2 干涉公式 3 说明 A 从下表面出射的折射光也可产生干涉现象 B 反射光中还有经过三 五 七 次反射后从上表面出射的光束 但由于经过多次反射 光强与a1 a2比较相当弱 叠加时几乎不起有效作用 故只考虑a1 a2两束光的干涉 C 额外程差 无论n1 n2还是n1 n2 在两反射光束中 始终存在半波损失 D 由于 E 若额外程差取 2 则j 1 2 3 4 F 由于S为点光源且经过透镜 使成为一个方向的平行光 所以 S 处只能成一个点 亮或暗点 解 1 绿色 2 透射光的光程差 红光 紫光 k 1时 绿色光 k 2时 紫外光 不可见 二 单色面光源引起的干涉 1 等倾干涉 可知 入射角相等的点对应的相同的光程差 而 由i1唯一确定 所以 i1相同的点具有相同的光强 从而形成同一级条纹 定义 由具有相同入射角 或倾角 的光束叠加而形成同一级条纹的薄膜干涉称为等倾干涉 薄膜干涉的图样 单色面光源所引起的等倾干涉条纹 薄膜干涉的图样 薄膜干涉的图样 2 干涉条纹形状 在L2的焦平面上以其焦点为园心的一组明暗相间的同心园环 3 干涉条纹特点 A 干涉公式 时干涉相长亮环 时干涉相消暗环 B i1 i2 0时 在屏上形成中央条纹 注意 并非零级条纹 C 条纹干涉级内高外低 D 干涉条纹间距不等 内疏外密 设i2对应j级条纹 i2 对应j 1级条纹 则由干涉公式有 当d0连续增大时 所有条纹向外移动 当d0连续减小时 所有条纹向内移动 两式相减有 当i2很小时 cosi2可按级数展开且略去高次项有 E 条纹随薄膜厚度的变化 这样 当2n2d0改变一个 即d0改变 2n2时 在中心处冒出或消失一个条纹 对一认定干涉级j的条纹 由于 n2一定 d0cosi2 const 当d每改变 2n 中心吐出一个亮斑 当膜厚d连续增大时 条纹向外扩张 中心不断生出亮斑 就好象向外吐条纹一样 中心强度出现周期性变化 同时干涉场条纹变密 当d连续减少时 条纹向中心收缩 中心不断有亮斑消失 即中心不断吞条纹 当d每改变 2n 中心吞进一个亮斑 同时干涉场条纹变疏 我们可以由吞吐条纹数求出d改变量 或由d改变量及吞吐条纹数求出 值 F 等倾干涉定域于无穷远 G 从下表面出射的光束仍能产生干涉 但由于第一次透射光强远强于以后的强度 故干涉条纹可见度很低 H 当用激光作光源时 由于光束横截面积很窄 为保证条纹强度 在将其扩束 使其成为扩展光源 等倾干涉的应用1 增透膜 使某些颜色的单色光在表面的反射干涉相消 增加透射 如 照相机镜头呈现蓝紫色 消除黄绿色的反射光 例2 折射率n 1 50的玻璃表面涂一层MgF2 n 1 38 为使它在5500 波长处产生极小反射 这层膜应多厚 最薄的膜j 0 此时 解 假定光垂直入射 n1 n n2 不加 2 j 0 1 2 暗条纹 应用2 多层膜 增加反射 使某些颜色的光反射本领高达99 而使透射减弱 例3氦氖激光器中的谐振腔反射镜 对波长 6328 的单色光的反射率要求达99 以上 为此反射镜采用在玻璃表面镀