普通物理学简明教程

1、普通物理学简明教程课件第1页，共24页，2022年，5月20日，17点56分，星期三为此，明纹和暗纹出现的条件为：明纹暗纹 实际应用中，通常使光线垂直入射膜面，即 ，光程差公式简化为：等厚干涉条纹：为因为半波损失而生产的附加光程差。第2页，共24页，2022年，5月20日，17点56分，星期三 当薄膜上、下表面的反射光都存在或都不存在半波损失时，其光程差为: 当反射光之一存在半波损失时，其光程差应加上附加光程 /2 ,即：等厚干涉条纹第3页，共24页，2022年，5月20日，17点56分，星期三劈尖：薄膜的两个表面是平面,其间有很小夹角。2. 劈尖膜第4页，共24页，2022年，5月20日，1

2、7点56分，星期三2.1 劈尖干涉光程差的计算=2nenA反射光2反射光1入射光(单色平行光垂直入射)e空气介质+/2当光从光疏介质入射到光密介质的表面反射时劈 尖 膜B第5页，共24页，2022年，5月20日，17点56分，星期三2.2 劈尖明暗条纹的判据 当光程差等于波长的整数倍时，出现干涉加强的现象，形成明条纹；当光程差等于半波长的奇数倍时，出现干涉减弱的现象，形成暗条纹。明纹暗纹劈 尖 膜第6页，共24页，2022年，5月20日，17点56分，星期三2.3 劈尖干涉条纹的特征（1）明、暗条纹处的膜厚：一系列明暗相间的、平行于棱边的平直条纹。劈 尖 膜第7页，共24页，2022年，5月2

3、0日，17点56分，星期三2.3 劈尖干涉条纹的特征（2）相邻明纹（或暗纹）所对应的薄膜厚度之差 e = ek+1-ek = (2k+1)/4n - (2k-1)/4n = /2n 相邻明纹（或暗纹）所对应的薄膜厚度之差相同。e kek+1e明纹暗纹劈 尖 膜第8页，共24页，2022年，5月20日，17点56分，星期三2.3 劈尖干涉条纹的特征（3）两相邻明纹（或暗纹）的间距结论： a.条纹等间距分布 b.夹角越小，条纹越疏；反之则密。如过大，条纹将密集到难以分辨，就观察不到干涉条纹了。L= e/sin e/ /（2n）Le明纹暗纹Le劈 尖 膜第9页，共24页，2022年，5月20日，17

4、点56分，星期三2.3 劈尖干涉条纹的特征 劈尖干涉条纹是一系列明暗相间的、等间距分布的、平行于棱边的平直条纹。劈尖干涉条纹劈 尖 膜第10页，共24页，2022年，5月20日，17点56分，星期三 例1 在半导体元件生产中，为了测定硅片上SiO2薄膜的厚度，将该膜的一端腐蚀成劈尖状，已知SiO2 的折射率n =1.46，用波长 =5893埃的钠光照射后，观察到劈尖上出现9条暗纹，且第9条在劈尖斜坡上端点M处，Si的折射率为3.42。试求SiO2薄膜的厚度。SiSiO2OM解：由暗纹条件 e = (2k+1) /4n= 2ne = (2k+1） /2 (k=0,1,2)知,第9条暗纹对应于k=

5、8,代入上式得= 1.72(m)所以SiO2薄膜的厚度为1.72 m。劈 尖 膜第11页，共24页，2022年，5月20日，17点56分，星期三例2 为了测量金属细丝的直径，把金属丝夹在两块平玻璃之间，形成劈尖，如图所示，如用单色光垂直照射 ，就得到等厚干涉条纹。测出干涉条纹的间距，就可以算出金属丝的直径。某次的测量结果为：单色光的波长 =589.3nm金属丝与劈间顶点间的距离L=28.880mm，30条明纹间得距离为4.295mm,求金属丝的直径D？ LD劈 尖 膜第12页，共24页，2022年，5月20日，17点56分，星期三解 相邻两条明纹间的间距 其间空气层的厚度相差为/2于是其中为劈

6、间尖的交角，因为 很小，所以 代入数据得 劈 尖 膜第13页，共24页，2022年，5月20日，17点56分，星期三.S分束镜M显微镜o 牛顿环装置简图平凸透镜平晶 牛顿环：一束单色平行光垂直照射到此装置上时，所呈现的等厚条纹是一组以接触点O为中心的同心圆环。牛顿环光程差的计算牛顿环干涉条纹的特征牛顿环的应用 3.牛顿环 3.1 牛顿环实验装置及光路第14页，共24页，2022年，5月20日，17点56分，星期三3.2 反射光光程差的计算 = 2e + /2 eA牛顿环12第15页，共24页，2022年，5月20日，17点56分，星期三3.3 牛顿环干涉条纹的特征 (1) 明暗条纹的判据rRe

7、0由几何关系可知（R e)2+r2=R2R2 - 2Re + e2 + r2=R2e = r2/2R牛顿环第16页，共24页，2022年，5月20日，17点56分，星期三3.3 牛顿环干涉条纹的特征k=0，r =0 中心是暗斑牛顿环干涉条纹是一系列明暗相间的同心圆环。牛顿环第17页，共24页，2022年，5月20日，17点56分，星期三3.3 牛顿环干涉条纹的特征(2) 相邻暗环的间距内疏外密牛顿环第18页，共24页，2022年，5月20日，17点56分，星期三3.3 牛顿环干涉条纹的特征 牛顿环干涉是一系列明暗相间的、内疏外密的同心圆环。牛顿环第19页，共24页，2022年，5月20日，17

8、点56分，星期三4. 劈尖干涉的应用4.1 依据： 测表面不平度 测波长：已知、n，测L可得 测折射率：已知、，测L可得n 测细小直径、厚度、微小变化h待测块规标准块规平晶等厚条纹待测工件平晶劈尖应用4.2 应用：第20页，共24页，2022年，5月20日，17点56分，星期三 5.1 依据： 公式 测透镜球面的半径R ： 已知, 测 m、rk+m、rk，可得R 。 测波长： 已知R，测出m 、 rk+m、rk， 可得。 检验透镜球表面质量标准验规待测透镜暗纹5. 牛顿环的应用5.2 应用：第21页，共24页，2022年，5月20日，17点56分，星期三例3 利用空气劈尖的等厚干涉条纹可以检测

9、工 件表面存在的极小的加工纹路， 在经过精密加工的工件表面上放一光学平面玻璃，使其间形成空气劈形膜，用单色光照射玻璃表面，并在显微镜下观察到干涉条纹，abhbahek-1ek如图所示，试根据干涉条纹的弯曲方向，判断工件表面是凹的还是凸的；并证明凹凸深度可用下式求得 ：等厚干涉条纹第22页，共24页，2022年，5月20日，17点56分，星期三解:如果工件表面是精确的平面,等厚干涉条纹应该是等距离的平行直条纹，现在观察到的干涉条纹弯向空气膜的左端。因此，可判断工件表面是下凹的，如图所示。由图中相似直角三角形可: 所以: abhbahek-1ek等厚干涉条纹第23页，共24页，2022年，5月20日，17点56分，星