薄膜干涉教学设计人教课标(教案)

薄膜干涉教课方案人授课标版(教课方案)薄膜干涉教课方案人授课标版(教课方案)薄膜干涉教课方案人授课标版(教课方案)薄膜干涉授课设计一、等倾干涉学习内容：1、常有的薄膜干涉现象2、薄膜干涉归纳3、半波损失的看法及条件4、等倾干涉5、等倾干涉现象的实验装置及干涉条纹分布特点6、应用（增透膜和高反射膜）二、等厚干涉学习内容：1、等厚干涉的看法及明暗条纹的条件2、劈尖膜上明暗条纹条件及条纹特点3、牛顿环的实验装置图、光程差的计算、干涉条纹的特点4、应用授课内容：一般物理第三册──《薄膜干涉》，内容包含等倾干涉、等厚干涉、劈尖干涉、牛顿环。要理解等倾干涉及等厚干涉光程差的推导；掌握等倾干涉、劈尖干涉、牛顿环干涉的现象及干涉条纹特点；认识薄膜干涉的应用。授课方法：．开篇提出这一讲中重点要掌握的四个问题。.比较前一节分波阵面干涉，回顾有关条件，再结合生活中的一些干涉现象阐述薄膜干涉现象及看法。.回忆上一讲光的半波损失看法，对两支光的附加光程差作为预备知识详细讲解.引出等倾干涉看法并详细推导等倾干涉的光程差，观察产生等倾干涉现象的实验装置，并解析和谈论明（暗）条纹的产生条件及条纹分布特点。.不均匀薄膜和利用近似条件推导得出等厚干涉的看法及光程差。.利用等厚干涉的光程差解析等厚干涉的两个典型实验（劈尖干涉、牛顿环），明（暗）条纹产生条件，条纹的分布特点。.介绍薄膜干涉的在生产和生活中的应用授课流程图薄膜干涉——等倾干涉（课时）一、常有的薄膜干涉现象在我们的平常生活中，在阳光的而照射下，肥皂膜、水面上的油膜、以及一些昆虫的翅膀上会表现出彩色的条纹，这是一种光波经薄膜两表面反射后相叠加所形成的干涉现象，这种现象称为薄膜干涉。其中光和膜是长生薄膜干涉的两个条件。二、薄膜干涉归纳薄膜干涉是分振幅干涉，即一列光波按振幅的不相同被分成两部分(次波)，两次波各自走过不相同的光程后，重新叠加并发生干涉。常有的分振幅方法有光学介质分界面的反射和折射。常有的分振幅干涉：等倾干涉、等厚干涉(劈尖、牛顿环)三、半波损失当光从折射率小的光疏介质，正入射或掠入射于折射率大的光密介质时，则反射光有半波损失；当光从折射率大的光密介质，正入射于折射率小的光疏介质时，反射光没有半波损失当＜时，有半波损失当＞时，没有半波损失对于薄膜干涉附加光程差：当两束光都是从光密介质到光疏介质界面反射（>>)或都是从光疏介质到光密介质界面反射时（<<)，两束反射光之间没有附加的光程差当一束光是从光密介质到光疏介质界面反射而另一束是从光疏介质到光密介质界面反射时，即＜＞或＞＜，则两束反射光之间有附加的光程差。四、等倾干涉、光程差及干涉条纹

入射波反射波折射波如所示，折射率，厚度的均匀平面薄膜，其上下两方的折射率和，若是一条光以入射角射到薄膜的上方，入射光在入射点生反射光、而折射到薄膜内的光在点反射后到达点，有折射回薄膜的上方（光）。其他有在薄膜内的三次、四次反射、五次反射⋯⋯再折射回薄膜的上方，但后边些光的度下降，因此只要考、两光束的干涉，且在无订交生干涉。在中了在有限看到干涉条，就在两光束射到一个透上，它集在一焦平面上，就可以看到干涉条。光程差推：'i'n2(ABBC)n1AD2n2ei'sini2n1etani'cosi'1sinisini''2en2cosi'2en1cosi'由折射公式：n1sinin2sini'由上几式可得：2en2(1sin2i'cosi'cosi')

''2en2cosi''或许2en22n12sini'：于厚度均匀的薄膜，光程差是由入射角决定的，凡是以相等的入射角入射的光，薄膜上下表面反射后生的有关光束都有相等的光程差，就是等干涉。、装置（）及干涉条解析环····

焦平面凸透镜半反射镜薄膜·不是点光源是面光源，光从点以相同的入射角入射到薄膜表面上的光在同一面上，其反射光在屏上汇聚在同一周上，基础干涉条件，在屏上就会出明暗相的同心。里的采用的是面光源，因。面光源上每一点出的光都要生一相的干涉条，由于方向相同的平行光都被透汇聚到焦平面上同一点，因此面光源上不相同点出的光，凡拥有相同的角的光所形成的干涉条都重叠在一起，使得干涉的光是所有点光源生的干涉的非有关叠加，获得的干涉条更加光明，因此，中是使用面光源来生等干涉条。）干涉明（或暗）生条件：明2en22n12sini'暗222sini'en2n1

，，⋯⋯(21)/2，，⋯⋯k由上可知，入射角越大，光程差越小，干涉也越低；在等干涉中，半径越大的的入射角越大，次越低，因此中心的干涉最高）干涉条分布及：，相两干涉条的距相两干涉条的距能够用条角度来表示，即第条与第条的光程差的差。k1k2en22n12sin(ii)2en22n12sini2en2[cos(i'i')cosi']因f'(x)f(xx)f(x)x因此，上式能够表示：2en2i'sini'i'sini'2en2上式表示，当入射角越大，条角距i'越小，干涉条越密，反之，干涉条越疏，所以等干涉的条内疏外密。，相同的入射角，同一干涉条，因此，干涉称等干涉，当光辉垂直入射时，2en2'，谈论当一准时干涉kirk条纹向中心搬动膜厚变化时,条纹的搬动干涉条k必然,eirk纹向外搬动波长对条纹的影响干涉k,e必然,irk条纹向中心搬动五、应用由上面所谈论的薄膜干涉可知，能够经过镀膜的方法提升光学仪器的折射率或反射率，这种膜称为增透或反射膜。当光垂直入射时，光程差为：2en2'当反射光干涉相消时，能够获得增透的收效；当反射光相张时，能够获得高反射收效。利用这一条件如何镀增透膜'2en2k可得薄膜的最小厚度，即→e4n2依照干涉理论还可以够镀多层膜，来提升反射收效薄膜干涉——等厚干涉（课时）一、等厚干涉条纹当一束平光入射到厚度不均匀的透明介质上，如’图，两光辉和的光程差:由于薄膜厚度是不均匀的，在精确计算光程差上是比较困难的，但在薄膜上，和两点距离很近，因此能够近似等于，在这一地域薄膜的厚度能够看做是相

’i'等的，且设厚度为，这样干涉的光程差就和等倾干涉的相同，即2en2cosi''或许2en22n12sini'由上可知，当保持不变时，光程差仅与薄膜的厚度有关，厚度相同的地方，光程差相等，对应同一干涉条纹，此类干涉条纹称为等厚干涉在实质应用中，平常光辉是垂直入射到薄膜上的，其光程差为：2en2

'等厚干涉明、暗条条件：明2en2'k，，⋯⋯暗2en2'(2k1)/2，，⋯⋯等斜干涉条的形状决定于膜的而厚度的分布不均匀情况，在室中察等厚干涉条的装置有劈尖膜和牛二、劈尖膜入射光(单色平行光垂直入射)反射光反射光劈尖膜是角很小的两·空气介质个平面所组成的薄膜，如上所示，平常两个平面有玻璃成，在中形成空气薄膜。当平行色光垂直入射到两玻璃片，在空气劈尖的上下两表面引起的反射光将形成有关光，空气折射率,有附件光程差。其光程差：2en22劈尖干涉条的特点劈尖干涉条是一系列明暗相的、等距分布的、平行于棱的平直条。）明暗条条件明2en2k，，⋯⋯2暗2en2(21)/2，，⋯⋯k2）第明（或暗）薄膜的厚度(2k1)/4n2(k1,2,3...)明纹当ek（0,1,2...)暗纹k0e0棱边表现暗纹）相明（或暗）/4n所的3/4n第二级明纹k1第一级明纹薄膜厚度之差ek2e/n第二级暗纹/2n第一级暗纹如右所示：暗l明(k1)kek12n2ek2n2eek1(k1)kek2n22n22n2因此两相邻明纹（或暗纹）对应的薄膜厚度之差相等）两相邻明纹（或暗纹）的间距由图可知l

esin由于很小l

esin2n2）结论：.条纹等间距分布.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例题：为了测量金属丝的直径，把金属丝夹在两快平玻璃之间，使空气层形成劈尖角，如用单色光垂直照射，就获得等厚干涉条纹。测量干涉条纹间的间距，就可以算出金属丝的直径，某次的测量结果为：单色光的波长为金属丝与劈尖极点间的距离为，条明纹的间距为，求金属丝的直径解：相邻两明条纹的间距，此间空气层的厚度相差，于是式中为劈尖的夹角，由于很小，因此≈于是有因此代入数据，获得金属丝的直径为：-5m三、牛顿环、实验装置牛顿环：一束单色平行光垂直照射到此装置上时，所表现的等厚条纹是一组以接触点为中心的同心圆环。牛顿环显微镜装置简图·分束镜）牛顿环光程差的计算入射光垂直入射时，其光程差的计算与劈尖膜的相同，即2en222、牛顿环干涉条纹的特点）明纹（或暗纹）的条件k(k1,2,3...)明纹2en2/21)/2（k由几何关系可得：(2k0,1,2...)暗纹（–)由于>>,因此<<,可将从式中略去，于是）牛顿环干涉条纹的特点牛顿环干涉条纹是一系列明暗相间的同心圆环(k12)Rk1,2,3...明环当，时中心是暗rkk0,1,2...暗环斑kR

rk当1k1,2,3...明环k1,rR）相邻两明纹（或暗2k纹）的间距由于，第级明环（或暗环）R0,1,2...暗环的半径为：(k12)Rk1,2,3...明环因此相邻两明暗环的间距rk为：kRk0,1,2...暗环rrk1Rrk由此可得，牛顿环的干涉圆环是内kk1疏外密的）牛顿环透镜半径随着干涉级数的增大，干涉条纹变密。对于第级和第级的暗环半径为：rk2kRrk21(km)R因此可得：rrk2mrk2mR由此可得透镜的曲率半径：(rk2mrk2)Rm例题利用空气劈尖的等厚干涉条纹能够检测工件表面存在的极小的加工纹路，在经过精美加工的工件表面上放一光学平面玻璃，使此间形成空气劈形膜，用单色光照射玻璃表面，并在显微镜下观察到干涉条纹，以下列图，试依照干涉条纹的波折方向，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：ahb2解：若是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，以下列图。由图中相似直角三角形可得：因此：abh(ekek1)h2ah四、b2应用）用来检测资料（玻璃板）的平展度）测量波长）测量折射率）测量渺小资料的直径）检验透镜球表面质量学习是一件增添知识的工作，在茫茫的学海中，或许我们困苦过，在困难的竞争中，或许我们疲倦过，在失败的阴影中，或许我们无望过。但我们发现自己的知识在慢慢的增添，从哑哑学语的婴儿到无所不能够的青年时，这种奇妙而巨大的变化怎能不让我们感觉骄傲而骄傲呢？当我们在学习中遇到困难而困难的战胜时，当我们在漫