光学2-2 (基础物理课堂讲稿下第十五讲).ppt

1、扩展光源-有一定大小的光源,干涉条纹定域于无限远,对于均匀薄膜，干涉定域在无限远；,对于厚度非均匀薄膜，干涉定在膜的近旁。,相邻明条纹间或相邻暗条纹间的光程差,2.6 等倾干涉,等倾条纹照相, 观察方法,干涉条纹的特征,一系列同心园环,干涉条纹的形状,Imax亮纹,Imin暗纹,为干涉条纹的级次,条纹亮度加强,干涉条纹的级次k分布,亮纹,中心处级次最大,外沿级次逐渐降低,干涉条纹的间距,中心处的条纹稀疏；外边缘的条纹密。,若薄膜厚度h变,则干涉条纹移动规律？,条纹向边缘移动, 或从中心冒出条纹。,对空气薄膜来说,若增h=/2,则从中心冒出一个条纹。,用于精确测量102nm,2.7 等厚干涉,

2、观察方法,称等厚干涉,非均匀薄膜干涉定域于膜的近旁,干涉条纹的特征,相邻亮纹或相邻暗纹之间的厚度差,重要!,牛顿环,h:半径为r处空气膜的厚度,空气膜下表面处有半波损失,牛顿环的特征,干涉条纹的形状,劈尖干涉,已知,a, D, 求细丝直经h.,解:膜厚方向上明纹间距：,干涉条纹的形状: 线条状,干涉条纹的级次k分布: 靠棱边k小; 远离棱边k大。,玻璃板平行上移,条纹向梭边移动.,相邻亮纹或相邻暗纹之间的厚度差,增大,条纹也向梭边移动.,应用之一:测量细丝102nm,2.8 薄膜干涉应用举例,检验工件表面平整度,膜厚h相同的连线同级条纹,测定涉及长度的一些量,测细丝的直径；测透镜的曲率半径；测

3、膜的厚度； 测劈的微小劈角,所以薄膜厚为：,(暗),2.9 迈克耳孙干涉仪和马赫-曾德尔干涉仪,讨论：,h=0 明场；h=/4 暗场； h=/2 明场; 明暗交替,但当h某L时，无明暗场变化，这说明波列长度为L。,单色平行光入射,空气层,注：无半波损失, 当 h 说明同级园环内移，在O点处陷入。, 当 h 说明同级园环外移，在O点处冒出。,调节反射镜M1,干涉园环移动极灵敏。,但干涉亮环光强度弱。,单色点光源,与单色点光源同，属等倾干涉。,当h 说明原k级园环内移,在O点处陷入。, 当h 说明原k级园环外移,在O点处冒出。,有N条环冒出或陷入, 说明M1移动了：,由此可测出或h,单色面光源,亮

4、度加强,空气层厚不均 等厚干涉, 平行条纹,用于精确测量,h 条纹整体向右移动,相对于一固定参考线，若移动了 N个条纹，则,马赫-曾德尔干涉仪,实验箱,实验箱内气体密度变化折射率变化干涉条纹移动数,可计算出：气流的压力分布p(x,y,z) 温度分布T(x,y,z) 流速场分布v(x,y,z),2.10 光场的空间相干性和时间相干性,空间相干性:,光源面积过大光场中两点失去相干性,两点能相干的空间越大,空间相干性越好；反之亦然。,在2.3杨氏干涉-光源宽度b 对干涉条纹的影响中已证明了,锥内即孔径角0内的两点是相干的,-相干孔径角,横向相干性,应用之一：测量光源直径,逐渐增大双缝S1与S2的间 距d,当S1和S2超出了锥体， 条纹消失。在临界点：,应用之二：测量星体直径,因为星体到地球的距离R很大， 从而d很大。,设备改进如图,时间相干性:,解释厚玻璃无干涉现象,实验上：迈克耳孙干涉仪测 Lc,单色好小