普通物理学 3-3光程 薄膜干涉ppt课件

1、第第3 3章章 波动光学波动光学3- 3 光程光程 薄膜干涉薄膜干涉一、光程一、光程光在真空中的速度光在真空中的速度001c光在介质中的速度光在介质中的速度1uncu1uc真空中的波长真空中的波长介质的折射率介质的折射率)(2cos111rTtAy)(2cos222rTtAyn介质中的波长介质中的波长*1sP1r*2s2rn第第3 3章章 波动光学波动光学3- 3 光程光程 薄膜干涉薄膜干涉 波程差波程差 12rrr 相位差相位差 )(2)(212rTtrTt)(221rr)(221nrr 物理意义：光程就是光在媒质中经过的几何路物理意义：光程就是光在媒质中经过的几何路 程程 , 按波数相等折

2、合到真空中的路程。按波数相等折合到真空中的路程。*1sP1r*2s2rnn介质中的波长介质中的波长1光程光程: 媒质折射率与光的几何路程之积媒质折射率与光的几何路程之积 =nr第第3 3章章 波动光学波动光学3- 3 光程光程 薄膜干涉薄膜干涉2光程差光程差 (两光程之差两光程之差)12rnr 光程差：光程差：*1sP1r*2s2rn,2, 1 ,0,kk,2, 1 ,02,kk 干涉加强干涉加强2相位差相位差 干涉减弱干涉减弱, 2 , 1 , 0,2) 12(kk,2, 1 ,0, )12(kk第第3 3章章 波动光学波动光学3- 3 光程光程 薄膜干涉薄膜干涉FABo二、透镜不引起附加的

3、光程差二、透镜不引起附加的光程差FAB焦平面焦平面第第3 3章章 波动光学波动光学3- 3 光程光程 薄膜干涉薄膜干涉三、薄膜干涉三、薄膜干涉P1n1n2n1M2MLi34512面光源面光源第第3 3章章 波动光学波动光学3- 3 光程光程 薄膜干涉薄膜干涉薄膜干涉条纹的特点：薄膜干涉条纹的特点：1光程差只决议于入射角光程差只决议于入射角i，因此，因此i一样的光线一样的光线经薄膜反射后在相遇点都有一样的光程差，构成同经薄膜反射后在相遇点都有一样的光程差，构成同一干涉条纹，叫等倾干涉条纹。条纹的外形与透镜一干涉条纹，叫等倾干涉条纹。条纹的外形与透镜的方位有关，当透镜的轴与薄膜垂直时，条纹是一的方

4、位有关，当透镜的轴与薄膜垂直时，条纹是一系列内疏外密的同心圆环，且中心处级次最高。系列内疏外密的同心圆环，且中心处级次最高。2光源上每一点发出的光束都产生一组相应光源上每一点发出的光束都产生一组相应的干涉环，由于方向一样的平行光线被透镜会聚到的干涉环，由于方向一样的平行光线被透镜会聚到焦平面上同一点，所以由光源上不同点发出的光线，焦平面上同一点，所以由光源上不同点发出的光线，凡是有一样倾角的它们构成的干涉环都将重叠在一凡是有一样倾角的它们构成的干涉环都将重叠在一同，总光强为各个干涉环的光强的非相关叠加，因同，总光强为各个干涉环的光强的非相关叠加，因此明暗对比更为鲜明，这也就是察看等倾条纹时运此

5、明暗对比更为鲜明，这也就是察看等倾条纹时运用面光源的缘由。用面光源的缘由。第第3 3章章 波动光学波动光学3- 3 光程光程 薄膜干涉薄膜干涉P1n1n2n1M2MdL等倾干涉的定量分析等倾干涉的定量分析ADCDADnBCABn1232)(rdBCABcosiACADsinirdsintan212sinsinnnri212nn iDC34E5A1rrB2面光源面光源第第3 3章章 波动光学波动光学3- 3 光程光程 薄膜干涉薄膜干涉2cos22sin1cos222232rdnrnrd2sin222122rinnd 反射光的光程差反射光的光程差rk加加 强强),2, 1(k2) 12(k减减 弱

6、弱),2, 1 ,0(kP1n1n2n1M2MdLiDC34E5A1rrB212nn 第第3 3章章 波动光学波动光学3- 3 光程光程 薄膜干涉薄膜干涉innd22122tsin2 透射光的光程差透射光的光程差 留意：透射光和反留意：透射光和反射光干涉具有互射光干涉具有互 补补 性性 ，符合能量守恒定律。符合能量守恒定律。根据详细根据详细情况而定情况而定2/sin222122inndrP1n1n2n1M2MdLiDC34E5A1B212nn 第第3 3章章 波动光学波动光学3- 3 光程光程 薄膜干涉薄膜干涉 当光线垂直入射时当光线垂直入射时 0i222rdn2r2dn1n1n2n1n3n2

7、n12nn 当当 时时123nnn当当 时时第第3 3章章 波动光学波动光学3- 3 光程光程 薄膜干涉薄膜干涉q 增透膜减反膜增透膜减反膜利用薄膜干涉可以提高光学器件的透光率。利用薄膜干涉可以提高光学器件的透光率。2min4nddnm6 .990k取取氟化镁为增透膜氟化镁为增透膜例：为了添加透射率例：为了添加透射率 , 求求 氟化镁膜的最小厚度。氟化镁膜的最小厚度。知知 空气空气00. 11nnm550,氟化镁氟化镁 ,38. 12n减弱减弱2) 12(22rkdn解解 23玻璃玻璃23nn d1n2n第第3 3章章 波动光学波动光学3- 3 光程光程 薄膜干涉薄膜干涉q 薄膜厚度变化时，等

8、倾干涉圆环会有什么样的变化？薄膜厚度变化时，等倾干涉圆环会有什么样的变化？rcos2cos2rndkrnd2cos22sin222ind折射角折射角 越小，越小， 越大，越大， 越大，越接近中心，环纹的级越大，越接近中心，环纹的级次越高，中心处，级次最高为次越高，中心处，级次最高为 。明纹条件明纹条件Pn1M2MdLiDC3A1B2cknd22rk满足：满足：ck第第3 3章章 波动光学波动光学3- 3 光程光程 薄膜干涉薄膜干涉 当渐渐添加薄膜的厚度当渐渐添加薄膜的厚度 时，起初看到中心时，起初看到中心变暗，但逐渐又一次看到中心为亮斑，中心亮斑的变暗，但逐渐又一次看到中心为亮斑，中心亮斑的级次比原来添加级次比原来添加1，变为，变为 ，其外面亮环的级次，其外面亮环的级次依次应为依次应为 ， ， ， 视觉上将看到在视觉上将看到在中心处又冒出了一个新的亮斑级次为中心处又冒出了一个新的亮斑级次为 而原来的中心亮斑而原来的中心亮斑 扩展成了第一圈亮纹，扩展成了第一圈亮纹，原来的第一圈原来的第一圈 变成了第二圈变成了第二圈 假假设再添加膜厚，中心还会变暗，继而又冒出一个亮设