大学物理§14-4薄膜干涉.ppt

1、14-4薄膜干涉，本节讨论等倾干涉和等厚干涉，以等厚干涉为主。1.分幅干涉装置薄膜干涉，其中被薄膜上下表面反射的两个反射光是相干光，薄膜干涉是讨论这两个反射光的干涉。分别被膜的上表面和下表面反射，在膜的背面形成两个透射光，它们也是相干光。还可以讨论两个透射光之间的干涉。1两个反射光束的光程差由两部分组成：一部分是由于通过不同的介质和几何路径引起的，另一部分是由于半波损耗引起的。折射定律，两个反射光之间的光程差，由几何关系可知，两个透射光之间的光程差，两个透射光之间的光程差可以由几何关系推导出来。当反射光的光程差满足以下条件时，反射光会干扰亮线或暗线。(1)如果两个表面都反射半波损耗，则光程差不

2、增加/2；(2)如果两个表面都反射半波损耗，则光程差不增加/2；(3)如果一个表面反射半波损失，则光程差增加/2。注：透射光和反射光的干涉是互补的，符合能量守恒定律。通常，只研究三种极端情况，即膜厚e，入射角I，(1)光在具有均匀厚度的膜上的垂直入射，入射角i=0，反射光的光程差，和4。在几种特殊情况下，即强化和弱化，满足强化条件时，反射光的干涉将会增强，而满足弱化条件时，反射光的干涉将会减弱，薄膜表面的亮度将会均匀，没有明暗条纹。油轮漏油(折射率=1.2)污染了一定的海域，并在海水表面形成一层薄薄的油污(折射率=1.3)。(1)如果太阳在海面上，直升机驾驶员从飞机上往下看，他面对的油层有46

3、0纳米厚，他会观察到什么颜色？如果潜水员潜入这个区域的水中，他会在油层中看到什么颜色？(2)透射光、红光和紫光的光程差，当透射光的干涉非常大时，在实施例2中，一些光学元件需要减少反射并增加透射。通常，在玻璃表面覆盖一层折射率相对较小的氟化镁，以消除反射光的干扰。反射光的光程差，为了使波长的单色光完全透过薄膜，需要消除反射光的干涉，而薄膜的最小厚度是在相机镜头表面涂上一层减反射膜，例如在玻璃表面涂上一层氟化镁膜，这样波长=550 nm的所有绿光都可以透过。询问薄膜的厚度。解决方法：使反射绿光的干扰消除，取k=0，=99.6(nm)，在玻璃上交替镀多层介质膜，以增强反射光，称为高反射膜。对于波长为

4、632.8纳米的单色光，要求高反射膜和激光谐振腔中的反射镜具有99%以上的反射率。在玻璃表面交替镀上硫化锌和氟化镁，(2)只有当入射角度为1时，才会发生等线干涉。当膜厚均匀时，光程差只取决于入射光的角度，相同倾角的光的光程差是相同的。薄膜、反射板、透明镜、屏幕和等倾角干涉条纹。我们只研究等厚干涉条纹。在这一节中，我们讨论两种重要的等厚干涉：楔形干涉和牛顿环。当入射角固定时，对于具有特定波长的入射光，光程差仅取决于薄膜的厚度，其中相同的厚度对应于相同的光程差，出现相同顺序的条纹。(3)只有当厚度E改变时，相等的厚度干涉，并且在两个玻璃之间形成楔形空气膜。两个表面之间的角度很小。1楔形，2等厚2)

5、条纹位置，从可以看出，亮条纹出现在厚度e为/4n2、3/4n2和5/4n2处。黑色条纹，具有相同厚度e的条纹对应于相同的条纹。形成在不同厚度的薄膜上。暗线出现在厚度e为0，/n2和/N2处。思考：(1)亮颗粒和暗颗粒的钾含量范围相同吗？(2)亮条纹和暗条纹中的数字还在吗？(1)形状：直条纹平行于边缘，明暗均匀分布。3)条纹特性，(2)由于边缘处的半波损耗而形成暗条纹，(4)相邻条纹之间的厚度差，其从对应于亮条纹和暗条纹的厚度以及对应于相邻亮条纹(暗条纹)的厚度差获得，以及(5)条纹间距l，使得当波长恒定时，角度可以减小。6)干涉条纹的移动，7)楔形干涉的应用，用于精密测量(以波长为标尺)，干涉

6、膨胀计，检查光学元件表面的平整度、规则性和不规则性，测量细丝的直径(或微小厚度),测量干涉条纹的宽度，计算单色波长光垂直入射时玻璃的折射率。求解：原始相邻清晰颗粒间距，改变条纹间距，改变楔角，以及楔角的变化量。在实施例6中，用波长为500纳米的光垂直照射由两块平板玻璃组成的空气楔。从边缘看，第四层暗纹的中心点A到楔体边缘的距离为1.56厘米(1)求楔体的楔角，点：A为第三层暗纹中心，气膜厚度符合要求。(2)如果用600纳米的单色光垂直照射光楔，然后观察点A，会出现亮颗粒还是暗颗粒？在：中求解此时点a的光程差，因为点a应该是第三级亮纹的中心，并且因为边缘是0级暗纹，所以从边缘到点a有三个暗纹和三个亮纹。牛顿环由平板玻璃和中间形成有空气膜的平凸透镜组成。牛顿环以单色光入射，牛顿环照片以白光入射，黑线，1)光程差，2)条纹特征，e=0在中心，对应k=0级暗斑，以0级暗斑为中心，形成同心环。3)条纹半径和暗图案，用下面的公式求出亮环和暗环