理科物理光学4ppt课件

1、1、光程、光程(1) ne -光在媒质中传播的距离与媒质折射率的乘积光在媒质中传播的距离与媒质折射率的乘积按位相变化相同，把光在的媒质中的传按位相变化相同，把光在的媒质中的传播距离折算到真空中传播的距离播距离折算到真空中传播的距离(2)光程的物理意义光程的物理意义(5)透镜与光程差透镜与光程差-光路中的透镜不引起附加的光程差光路中的透镜不引起附加的光程差(3) 位相差与光程差位相差与光程差(4)条纹移动与光程差条纹移动与光程差 2 e1nrr12)( 条纹移动条数条纹移动条数 e1nN)( 小小 结结条纹移动距离条纹移动距离xNMP 小小 结结3、等厚干涉之一：劈尖、等厚干涉之一：劈尖 2ne

2、2 暗条纹中心暗条纹中心明条纹中心明条纹中心 k21k2 )( , 321k , 210k为平行于棱边的明暗相间的等距条纹，为平行于棱边的明暗相间的等距条纹，每条条纹与一定的劈尖厚度相对应。每条条纹与一定的劈尖厚度相对应。条纹间距条纹间距 sinn2l 干涉条纹干涉条纹-分振幅法分振幅法(薄膜干涉薄膜干涉)： 等厚干涉、等倾干涉等厚干涉、等倾干涉2、获得相干光的第二种方法、获得相干光的第二种方法要要 求求1、理解光程的物理意义，掌握其计算方法；、理解光程的物理意义，掌握其计算方法；2、掌握半波损失与光程的关系；、掌握半波损失与光程的关系；3、了解透镜不引起附加光程差的物理意义。、了解透镜不引起

3、附加光程差的物理意义。4、掌握劈尖干涉实验的基本装置及干涉条纹位置的计算；、掌握劈尖干涉实验的基本装置及干涉条纹位置的计算；5、掌握劈尖干涉的条纹间距计算方法；、掌握劈尖干涉的条纹间距计算方法；22-7-2 22-7-2 牛顿环的干涉牛顿环的干涉牛顿环的干涉图样牛顿环的干涉图样1 1、牛顿环的构成、牛顿环的构成平板玻璃、平凸透镜平板玻璃、平凸透镜R 平凸透镜的曲率半径平凸透镜的曲率半径r 干涉环纹半径干涉环纹半径e 两块透镜间的空气层的厚度两块透镜间的空气层的厚度单色平行光垂直入射，形成单色平行光垂直入射，形成两条反射光，满足相干条件。两条反射光，满足相干条件。e222eRRr)( Re2eR

4、e2r22 Re2r rR a1b2beR rR22-7-2 22-7-2 牛顿环的干涉牛顿环的干涉暗环纹暗环纹明环纹明环纹,., )(210k21k2 2ne2 ,., 321kk 干涉图样干涉图样-0e 2 0k 形成中心暗斑形成中心暗斑明环条纹半径明环条纹半径nR21k )( ,.,321k kkRe2r 2 2、牛顿环的干涉图样、牛顿环的干涉图样明暗相间的同心圆环，里疏外密明暗相间的同心圆环，里疏外密22-7-2 22-7-2 牛顿环的干涉牛顿环的干涉暗环纹之间的距离暗环纹之间的距离)(k1knRrrrk1k 3、牛顿环条纹特点、牛顿环条纹特点1、同心圆环，、同心圆环，k 大、大、 r

5、 大大2、内疏外密，、内疏外密，k 大、大、 r 小小3、反射光干涉条纹，中心为暗斑、反射光干涉条纹，中心为暗斑 透射光干涉条纹，中心为亮斑透射光干涉条纹，中心为亮斑暗环条纹半径暗环条纹半径kkRe2r nkR ,.,210k 演示演示20-6 牛顿环实验装置及干涉图样牛顿环实验装置及干涉图样.mpg22-7-2 22-7-2 牛顿环的干涉牛顿环的干涉求：透镜的曲率半径求：透镜的曲率半径 R = ?例题例题-2牛顿环的暗环半径牛顿环的暗环半径mm4rk mm6r5k nm3589. 1n 解：牛顿环暗环条件解：牛顿环暗环条件 kRnkRr2 kRr2k R5kr25k)( R5rr2k25k

6、m865rrR2k25k. kD5kD 20-8 20-8 薄膜光学薄膜光学肥肥 皂皂 泡泡油油 膜膜薄膜光学是薄膜光学是 20 世纪世纪 60 年代兴起的一门应用光学技术。年代兴起的一门应用光学技术。生活中的例子：生活中的例子： 水面上的油膜、肥皂泡在阳光下呈现美丽的彩色。水面上的油膜、肥皂泡在阳光下呈现美丽的彩色。 上述现象是由于薄膜的干涉形成的。上述现象是由于薄膜的干涉形成的。启启 示示不同的薄膜厚度，可将特定波长的反射光加强或减弱不同的薄膜厚度，可将特定波长的反射光加强或减弱!n玻璃玻璃cn镀膜镀膜0n空气空气nnc 称为低膜称为低膜nnc 称为高膜称为高膜现代技术应用现代技术应用-真

7、空镀膜技术真空镀膜技术20-8 20-8 薄膜光学薄膜光学真空镀膜技术真空镀膜技术光的能量：光的能量：入射入射=反射反射+ 透射透射 + 吸收吸收0ncnnea1b2b1c2c适当的选取适当的选取 可以使得某种波长的光可以使得某种波长的光enc b1、b2 相互加强相互加强c1、c2 相互减相互减弱弱增反膜增反膜b1、b2 相互减弱相互减弱c1、c2 相互加强相互加强增透膜增透膜照相机、摄像机镜头照相机、摄像机镜头电影放映机光源反光镜电影放映机光源反光镜20-8 20-8 薄膜光学薄膜光学1、增透膜、增透膜nnnc0 b1、b2 都有半波损失，反射光的光程差都有半波损失，反射光的光程差,.,

8、)(210k21k2en2c 反反反射光最弱反射光最弱|21AAA 反反理论上可以证明，当理论上可以证明，当 时时nnn02c 0AAA21 反反 c1 无半波损失，无半波损失，c2 有半波损失，透射光满足加强条件有半波损失，透射光满足加强条件,., 321kk2en2c 透透1n0 521n. 231nnn0c. 选用材料选用材料2MgF381nc. 20-8 20-8 薄膜光学薄膜光学例题例题-3选用选用MgF2 材料在光学玻璃表面制作增透膜材料在光学玻璃表面制作增透膜381nc. 1n0 521n. 求：薄膜厚度应镀多少求：薄膜厚度应镀多少? 这种膜使什么波长的光反射加强这种膜使什么波长

9、的光反射加强?解：对人眼睛最敏感的可见光是黄绿色光解：对人眼睛最敏感的可见光是黄绿色光nm550 ken21c反反2k nm414 蓝色光反射加强蓝色光反射加强时在可见光区时在可见光区21k2en2c )( 反反nm100n4ec0 ckn41k2e )( nm300n43ec1 镀膜困难镀膜困难演示演示20-7 增透膜增透膜.mpg2、增反膜、增反膜实验表明：实验表明： 越大、反射越强越大、反射越强cn0cnnn 实际采用实际采用 ZnS352nc. b1 有半波损失，有半波损失，b2 无半波损失无半波损失反射光加强反射光加强 k2en2c 反反 )(21k2en2c 透透透射光减弱透射光减

10、弱演示演示20-8 增反膜增反膜.mpg0ncnnea1b2b1c2c20-8 20-8 薄膜光学薄膜光学 平行白色光垂直入射在肥皂膜上，在平行白色光垂直入射在肥皂膜上，在 600nm 处有一个处有一个干涉极大，在干涉极大，在 450nm 处有一个干涉极小，且它们之间没有另外的处有一个干涉极小，且它们之间没有另外的干涉极小干涉极小( k 一样一样)，已知膜折射率，已知膜折射率 n=1.33，求肥皂膜的厚度，求肥皂膜的厚度?例题例题-4a1b2b1n1反射光加强反射光加强11k2ne2 反反nm6001 nm4502 反射光减弱反射光减弱21k22ne222 )( 反反联立得联立得22k211

11、)( nm338n2ke2 解：分析半波损失解：分析半波损失2ne2 反反 专业照相机镜头表面镀上增透膜，增透光为黄绿色光，反射光专业照相机镜头表面镀上增透膜，增透光为黄绿色光，反射光是蓝色的，看起来是蓝色的。是蓝色的，看起来是蓝色的。 专业照相机要求在光线较暗的情况下专业照相机要求在光线较暗的情况下能够拍摄运动的对象。能够拍摄运动的对象。 为了提高照相机为了提高照相机镜头的成像质量，消除各种像差，照相镜头的成像质量，消除各种像差，照相机的镜头一般由多片透镜组成。机的镜头一般由多片透镜组成。1、使用闪光灯；距离远时不适用、不允许时不适用、使用闪光灯；距离远时不适用、不允许时不适用2、降低快门速

12、度；拍摄对象运动速度较快时不适用、降低快门速度；拍摄对象运动速度较快时不适用3、开大光圈；景深会缩小，拍摄场面较大时不适用、开大光圈；景深会缩小，拍摄场面较大时不适用4、提高胶卷的感光速度、提高胶卷的感光速度 GB21、24、27DIN (ASA 100、200、400)5、使用增透膜，充分利用景物的自身发光。、使用增透膜，充分利用景物的自身发光。为避免底片曝光不足，采取哪些措施？为避免底片曝光不足，采取哪些措施？应用举例应用举例: 增透膜增透膜20-8 20-8 薄膜光学薄膜光学2、等厚干涉之二：牛顿环、等厚干涉之二：牛顿环暗环纹半径暗环纹半径: :nkRrk , 210k明环条纹半径：明环

13、条纹半径：nR21krk )( , 321k干涉条纹干涉条纹-内疏外密、明暗相间的同心圆环。内疏外密、明暗相间的同心圆环。反射光干涉中心为暗斑反射光干涉中心为暗斑(半波损失半波损失)小小 结结3、增透膜、增透膜反射光线反射光线 b1、b2 相互减弱；相互减弱；折射光线折射光线 c1、c2 相互加强。相互加强。21k2en2c )( 反反 , 210k k2en2c 透透 , 321knnn02c 时反射光完全相消时反射光完全相消在普通玻璃表面上镀上一层薄膜，平在普通玻璃表面上镀上一层薄膜，平行光在薄膜的上下两个分界面上会发行光在薄膜的上下两个分界面上会发生多次反射和折射；生多次反射和折射；反射光减弱反射光减弱透射光加强透射光加强nnnc