大学物理-17第十七讲薄膜干涉,牛顿环,等厚干涉的应用,干涉仪,时间相干性(002)

107薄膜干涉现象地面彩色油膜肥皂泡上的彩色条纹成因扩展光源眼透明薄膜S1S21DB面为等相面一、薄膜干涉公式AB1N1N2N1BCADN2N1DB22明纹暗纹薄膜干涉明暗纹条件干涉图样由厚度D和入射角I决定。计算光程差时，是否要计入附加光程差/2，要依薄膜及周围介质具体情况而定。透射光也能产生干涉。3明纹暗纹透射光干涉公式透射光两光之间无附加程差AB1N1N2N1BCADN2N1DB2透射光的干涉透射光干涉加强和减弱条件恰与反射光相反。反射和透射光干涉图样互补。4当光垂直入射时等厚干涉入射角I固定时的干涉，此时干涉条纹为薄膜厚度D相等的点的轨迹。二、等厚干涉、劈尖5明纹暗纹2劈尖条纹间距LD明纹暗纹DKDK1NN劈尖角61劈尖的等厚干涉条纹是平行于棱边的明暗相间的直条纹。2条纹是等间距的，与级次K无关（一般很小）条纹宽度正比于波长，反比于劈尖角。讨论第K级处厚度7当劈尖为空气楔时，N1，D/2。3任意两条相邻的明纹或暗纹之间的薄膜厚度差0N1N3,N1NNN3,N11的液体中，条纹如何变化答同级干涉环半径变小，并且条纹变密。答将出现由紫到红的彩色干涉环。17五、增透膜、增反膜令K0，得增透膜最小厚度增透膜利用反射光干涉相消原理，增加透射光强空气N11玻璃N3155氟化镁膜N2138E如图玻璃表面上镀一层膜，满足N1N2N3，设光线垂直入射，则膜上下表面光程差为反射光相消条件18这种镜头在白光照射下呈现紫红色。增反膜镀适当厚度和折射率的介质膜，使反射光产生干涉极大，获得高反射。E1E2E3N01N1232N2138N3232N4150由于反射光一般都较弱，所以实际上采用多层反射膜。例如绿光反射相消，则膜厚19例波长为的单色光垂直照射折射率为N2的劈尖，如图，设N1N2N3，从交棱O开始向右数，表面为第五条暗纹，求膜厚。N1N2N3明纹暗纹第5条暗纹O交棱O处，D0，为明纹K0为第一条暗纹，K4为第五条暗纹即D暗纹条件20SL透镜G1半涂银镜G2补偿透镜M1、M2反射镜一、构造及光路图E眼及望远镜M1M2G1G2LEM1108迈克尔逊干涉仪21L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个条纹移过。当视场中看到N个条纹移过时，M2平移的距离为迈克尔逊干涉仪的应用测量微小长度的变化；测量光波长。ESM1M2G1G222例迈克尔逊干涉仪两臂中分别加入20CM长的玻璃管，一个抽成真空，另一充以一个大气压的氩气，用汞光线（546NM）入射，如将氩气抽出，干涉条纹移动了205条，求氩气的折射率。解ESM1M2G1G2L23109光的单色性对干涉条纹的影响，时间相干性1单色光入射时，为何只能在中央条纹附近看到有限的为数不多的几条干涉条纹问题2为什么油膜和肥皂膜上能观察到干涉引起的彩色白光分解，而同样有上下表面反射的玻璃却观察不到解释明纹暗纹24时间相干性由原子一次发光所持续的时间来确定的光的相干性问题。由普通光源的发光机制知道，波列长度有限，若光程差太大，则同一列波分别经上下表面反射后光波不能相遇，从而观察不到干涉。玻璃厚度D对应的K很大251波列长度L又称相干长度。L越长，光波的相干叠加长度越长，干涉条纹越清晰，相干性也越好。结论产生光的干涉还须满足附加条件2原子一次发光的时间T称为相干时间。T越大，相干长度越长，相干性越好。这种由原子的一次持续发光时间所决定的相干性称为时间相干性。时间相干性源于光源发光过程在时间上的断续性。263相干长度与谱线宽度有如下关系I0/2I0为谱线中心波长为谱线宽度27光的单色性越好，光的相干长度就越长，光的时间相干性也就越好。发光物质589358905896001341035461