14-4-5薄膜干涉-08

1、簿膜干涉现象,14-4分振幅法产生的光的干涉,、薄膜干涉,琼海万泉河遭遇油污,图片说明：2005年1月16日，海南万泉河游乐园附近的水面上漂移浓浓的油污使养在河边的鲤鱼喘不过气来。,L,2、薄膜干涉公式,加强,减弱,反射光的光程差,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.,要加,不加,半波损失问题,当光线垂直入射时,3、讨论,i一定,等厚干涉（重点)*.e一定,等倾干涉（了解）,5、应用：增透膜和增反膜,利用薄膜干涉可以提高光学器件的透光率和反光率.,4、分类,（增强）,氟化镁为增透膜,解,对可见光无增反作用,氟化镁为增透膜,此膜对可见光有无增反作用？,解(1),绿色,(2)透射光的光程差,红光,紫光,例3，有n=1.33的油膜(均匀厚度),当我们的观察方向与膜面法线成角时,可见到油膜反射的光呈波长为5000埃的绿光.求此时薄膜的最小厚度;当从法线方向观察时,反射光的颜色又如何?,解(1),(2)垂直入射时,i=0,薄膜干涉公式：,e一定,等倾干涉（了解）;i一定,等厚干涉（重点)*.,二）等厚干涉,设每一干涉条纹对应的薄膜厚度分别为：,明纹,暗纹,(1),1）劈尖干涉,明纹,暗纹,设每一干涉条纹对应的薄膜厚度分别为：,如条纹间距离为,由明纹公式：,(4),(5),(4)式-(3)式:,代入（2）：,劈尖的等厚干涉条纹是等间距的平行于棱边的直条纹，劈棱处为暗条纹。膜越厚处，干涉级次越高。,已知条纹间距，测出劈尖长度L，得到明纹或暗纹总数,劈尖干涉图象特点：,讨论：,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。,从视场中移动了m个条纹，薄膜厚度改变了：,纸,n=1,应用：a）测量微小厚度,被检体,被检体,2）检查平面与直角(检验工件表面的平整度),被检体,被检体,标准角规,标准角规,例1)一劈尖,有=7000埃的单色光垂直入射,已知d=0.005m,n2=1.5,=0.001rad.求：(1)明条纹数目;(2)明条纹间距.,解(1),(2),练习十三,2）牛顿环,A-曲率半径很大的凸透镜,1、装置和现象：,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、明暗环条件,设n2=1，由垂直入射时的干涉条件：,明纹(1),暗纹(2),明纹(1),暗纹(2),由图：,明环,暗环,代入（1）、（2）式：,讨论：,2）,干涉级高的环间的间距小，即随着r的增加条纹变密.,1）中央接触处为零级暗斑；以O点为圆心，明暗相间、内疏外密的同心圆环。,3）,白光入射将出现由紫到红的彩色条纹。,应用：,测量透镜曲率半径；,例1，用曲率半径为R4.5m的平凸透镜做牛顿环实验，测得第k级暗环半径rk=4.95nm，第k5级暗环半径rk56.065nm，问所用单色光的波长？环数k值？,解：,例2，在一块光平玻璃板B上，端正地放一锥顶角很大的圆锥形平凸透镜A，在A、B间形成劈角很小的空气薄层，如图，当波长为单色光垂直射向平凸透镜时，可以观测到透镜锥面上出现干涉条纹，求（1）画出干涉条纹的大致分布，并说明条纹主要特征；2）计算明暗条纹的位置；3）若平凸透镜稍向左倾斜，干涉条纹有何变化？,（1）干涉条纹特点：接触点是暗斑，干涉条纹是以接触点为圆心的一系列同心同环。,例3，在平面玻璃板片MN放一油滴，当油滴展开成圆形油膜时，在波长600nm的单色光垂直入射下，从反射光中观察油膜所形成的干涉条纹，已知玻璃折射率n31.50，油膜的折射率n21.20，试问(1)此为等倾干涉还是等厚干涉？（2）当油膜中心最高点与玻璃片上表面相距为h1250nm时，看到条纹形状？可看到几级明纹？明纹所在处的油膜厚度？中心处的明暗情况？（3）当油膜继续扩展时，条纹如何变化？中心条纹变化？,等厚干涉,解（1）,条纹形状：一系列明、暗相间的圆环。,k=0,1,2,3,4,5级明纹可看到，共6级,(3)油膜扩展e减少，干涉明纹级数变小，出现明纹数目变小，间距增大，中心处明暗交替出现。,例4，将平板玻璃覆盖在平凹柱面透镜的凹面上（曲率为R），（1）若单色光平行垂直照射，观察反射光的干涉图样，试说明干涉条纹的形状及其分布情况；（2）当照射光波长15000A时，平凹透镜中央A处是暗条纹，然后连续改变照射光波长直到波长变为26000A时，A处重新变为暗的，（在5000A6000A之间的光波照射不能使A处变暗）求A处平板玻璃和柱面之间空气间隙高度为多少？（3）写出明暗纹位置公式。,等厚干涉,以圆柱轴线为对称线，两边对称分布着平行于圆柱轴线的明、暗相间的直条纹，内疏外密。,（3）明暗条纹位置：,若平板玻璃在下，上面放一平凸柱面透镜，形状、特点？,平行圆柱轴线的平行直条纹，越向外级次数越高，而且内疏外密。,L-透镜,G1-半涂银镜,G2-补偿透镜,M1、M2反射镜,14-5迈克尔逊干涉仪,1、构造及光路图：,E-眼及望远镜,M1,M2,G1,G2,L,E,M1,E,M1,M2,G1,G2,L,当M2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。,注意：,(2)可测某介质的折射率n、膜厚d,若M2，M1重合，紧贴M1插一折射率为n、厚度为d的介质膜，光程差发生变化条纹移动N条：,(1)测量光波长。,2、迈克尔逊干涉仪的应用：,历史上迈克尔逊曾用此干涉仪测定红隔线的波长：,150C.1atm的干燥空气中,1927年国际会议规定：,1983年国际17届计量会议规定：,C为光速,1960年国际会议规定：,解：,例（1）迈克尔逊干涉仪可用来测量单色光波长，当M2移动距离时，测得单色光的干涉条纹移过N1024条，试求单色光的波长。（2）在M2前，插一n1.632透明薄片，可观察到150条干涉条纹向一方移动，所用单色光的波长=5000A，求薄片厚度。,(2)设厚度为d,练习十四,三）等倾干涉,干涉条纹的级次决定于入射光的入射角的干涉。,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