高中物理奥林匹克竞赛-薄膜干涉(共30张)课件

1、AB一、透镜不引起附加的光程差AB焦平面费马原理导出的重要结论：物点和像点之间各光线的光程都相等。即物像之间等光程。 14-3-薄膜干涉AB一、透镜不引起附加的光程差AB焦平面费马原理导出的重要结PL一 薄膜干涉的光程差DC34E5A1B2PL一 薄膜干涉的光程差DC34E5A1B2 反射光的光程差加 强减 弱PLDC34E5A1B2 反射光的光程差加 强减 弱PLDC34E5A1B2 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.根据具体情况而定PLDC34E5A1B2光程差决定于入射角，焦平面上同一干涉条纹上各亮点（暗点）对应相同的入射角。等倾干涉条纹 透射光

2、的光程差 注意：透射光和反射光干涉具 当光线垂直入射时 且当 时当 时注意 当光垂直入射到薄膜时，干涉加强或减弱由薄膜厚度决定。干涉加强时可观察到一片亮，减弱时可观察到一片暗。无干涉条纹！ 当光线垂直入射时 且当 时当 例1 在金属铝的表面，经常利用阳极氧化等方法形成一层透明的氧化铝 ( Al2 O3 ) 薄膜，其折射率n = 1.80.设一磨光的铝片表面形成了厚度d 250nm的透明氧化铝薄层，问在日光下观察，其表面呈现什么颜色？（设白光垂直照射到铝片上，铝的折射率小于氧化铝的折射率）解：12dn铝表面呈橙红色 例1 在金属铝的表面，经常利用阳极氧化等方法例 一油轮漏出的油( )污染了某海域

3、, 在海水 ( )表面形成一层薄薄的油污.（1）如果太阳正位于海域上空,一直升飞机的驾驶员从机上向下观察,他所正对的油层厚度为460nm，则他将观察到油层呈什么颜色? （2）如果一潜水员潜入该区域水下,又将看到油层呈什么颜色?解：（1） 飞机驾驶员观察到的是反射光的干涉现象干涉加强：舍去绿色舍去 飞机驾驶员观察到油层呈绿色。例 一油轮漏出的油( )污染例 一油轮漏出的油( )污染了某海域, 在海水 ( )表面形成一层薄薄的油污.（1）如果太阳正位于海域上空,一直升飞机的驾驶员从机上向下观察,他所正对的油层厚度为460nm，则他将观察到油层呈什么颜色? （2）如果一潜入该区域水下,又将看到油层呈

4、什么颜色?解：（2） 潜水员观察到的是透射光的干涉现象干涉加强：舍去红色 潜水员观察到油层呈紫红色。有半波损失无半波损失紫色舍去例 一油轮漏出的油( )污染玻璃氟化镁为增透膜 增透膜和增反膜利用薄膜干涉还可以提高或降低光学器件的透光率. 例 2 为了增加透射率 , 求氟化镁膜的最小厚度.已知空气 , 氟化镁 , 23解 减弱取则（增强）有半波损失玻璃氟化镁为增透膜 增透膜和增反膜利用薄膜干涉劈尖角二 劈 尖明纹暗纹SM 很小，入射光垂直入射.空气劈尖劈尖角二 劈 尖明纹暗纹SM 很小，入射光垂直入射（明纹）（暗纹）劈尖干涉讨论 1）棱边为暗纹.（明纹）（暗纹）劈尖干涉讨论 1）棱边为暗纹.3）

5、条纹间距（明纹或暗纹）2）相邻明纹（暗纹）间的厚度差劈尖干涉3）条纹间距（明纹或暗纹）2）相邻明纹（暗纹）间的厚度差劈尖 每一条纹对应劈尖内的一个厚度， (等厚干涉条纹）当此厚度位置改变时，对应的条纹随之移动. 4 ）干涉条纹的移动 每一条 4 ）干涉条纹的移动 例 有一玻璃劈尖 , 放在空气中 , 劈尖夹角 , 用波长 的单色光垂直入射时 , 测得干涉条纹的宽度 , 求 这玻璃的 折射率.解 例 有一玻璃劈尖 , 放 例 波长为680nm的平行光垂直地照射到12cm长的两块玻璃片上，两玻璃片一边相互接触，另一边被厚0.048mm的纸片隔开，试问在这l2cm内呈现多少条明条纹? 解：b2lta

6、nq=b2ltanq=d/L2l=d2l=L=68012020.048=0.85 (mm) Ldq棱处为暗条纹141条明条纹Lk=1411200.85b 例 波长为680nm的平行光垂直地照射到12cm长2）测膜厚1）干涉膨胀仪 劈尖干涉的应用Si2）测膜厚1）干涉膨胀仪 劈尖干涉的应用Si空气 3）检验光学元件表面的平整度4）测细丝的直径空气 3）检验光学元件 例：用波长为 的单色光垂直照射到空气劈尖上，从反射光中观察干涉条纹，距顶点为 L 处是暗纹，使劈尖角 连续变大，直到该处再次出现暗条纹为止，求劈尖角的改变量 。 例：用波长为 的单色光垂直照射到空气三 牛顿环由一块平板玻璃和一平凸透镜

7、组成光程差三 牛顿环由一块平板玻璃和一平凸透镜组成光程差 牛顿环实验装置牛顿环干涉图样显微镜SL M半透半反镜T 牛顿环实验装置牛顿环干涉图样显微镜SL M半透明暗相间同心圆环内疏外密由内到外级次递增特点明暗相间特点R光程差明纹暗纹rd暗环半径明环半径R光程差明纹暗纹rd暗环半径明环半径 1）从反射光中观测，中心点是暗点还是亮点？从透射光中观测，中心点是暗点还是亮点？2）属于等厚干涉，条纹间距不等，为什么？3）将牛顿环置于 的液体中，条纹如何变？暗环半径明环半径讨论同一级次，圆环半径减小，圆环收缩4）平移平凸透镜时，条纹如何变化膜厚增加时向外涌出膜厚减少时向内湮没2）属于等厚干涉，条纹间距不等

8、，为什么？3）将牛顿环置于 高中物理奥林匹克竞赛薄膜干涉(共30张)课件 测量透镜的曲率半径应用:用来测量光波波长，用于检测透镜质量，曲率半径等.工 件标 准 件 测量透镜的曲率半径应用:用来测量光波波长，用于检测透镜质 例3 用氦氖激光器发出的波长为633nm的单色光做牛顿环实验，测得第 k 个暗环的半径为5.63mm , 第 k+5 暗环的半径为7.96mm，求平凸透镜的曲率半径R.解 例3 用氦氖激光器发出的波长为633n总结1）干涉条纹为光程差相同的点的轨迹，即厚度相等的点的轨迹b总结1）干涉条纹为光程差相同的点的轨迹，即厚度相等的点2）厚度线性增长条纹等间距，厚度非线性增长条纹不等间距3）条纹的动态变化分析（ 变化时） 2）厚度线性增长条纹等间距，厚度非线性增长条纹不等间距34 ）半波损失需具体问题具体分析4 ）半波损失需具体问题具体分析例题：使用单色光来观察牛顿环，测得某一明环的直径为3.00mm，在它外面第五个明环的直径为4.60mm，所用平凸透镜的曲率半径为1.03m，求此单色光的波长。 解：第k级明环半径22=rk2k-1Rl=rk+52(k