物理学19干涉.ppt

20.2 薄膜干涉,第二种获得相干光的方法-分振幅法,I1、I2 两条反射光线来自同一入射光线，满足相干条件。两条光线的光程差与厚度 e 和入射角 有关。,薄膜干涉-媒质的厚度 e 很小的情况。,20.2.1 劈尖的干涉,1、劈尖的组成,棱边,两条反射线 b1、b2 对于空气劈尖： b1 无半波损失 b2 有半波损失,式中 n 为空气的折射率,光程差,劈尖角,为一系列平行于棱边的等间距的平行条纹；每条明纹或暗纹与一定的薄膜厚度 e 相对应，因而称为等厚条纹。,棱边处为暗条纹：,干涉图样：,2、劈尖的干涉条纹,暗条纹间距：,艾萨克·牛顿(英) 1642.12.24-1727.03.20,20.2.2 牛顿环的干涉,牛顿环的干涉图样,牛顿环的构成及干涉图样,平板玻璃、平凸透镜 R 平凸透镜的曲率半径 r 透镜的半径 e 两块透镜间的空气层的厚度,单色平行光垂直入射，形成两条反射光，满足相干条件。,明暗相间的同心圆环，里疏外密。,干涉图样:,形成中心暗斑,明环条纹半径：,暗环纹之间的距离：,牛顿环条纹特点：,1、同心圆环，k 大、 r 大 2、内疏外密，k 大、 r 小 3、反射光干涉条纹，中心为暗斑 透射光干涉条纹，中心为亮斑,暗环条纹半径：,20.2.3 薄膜光学-增透膜、增反膜,薄膜光学是 20 世纪 60 年代兴起的一门应用光学技术。,生活中的例子： 水面上的油膜、肥皂泡在阳光下呈现美丽的彩色。 上述现象是由于薄膜的干涉形成的。,启 示：,不同的薄膜厚度，可将特定波长的反射光加强或减弱!,现代技术应用-真空镀膜技术,真空镀膜技术,适当的选取,可以使得某种波长的光,b1、b2 相互加强 c1、c2 相互减弱,增反膜,b1、b2 相互减弱 c1、c2 相互加强,增透膜,光的能量：,入射=反射+ 透射 + 吸收,某些场合希望透射光加强， 例如：各种摄像镜头； 某些场合希望反射光加强， 例如：高档轿车的车窗。,1、增透膜,b1、b2 都有半波损失,反射光的光程差：,反射光最弱,理论上可以证明，当 时,c1 无半波损失，c2 有半波损失，透射光满足加强条件：,选用材料：,2、增反膜,b1 有半波损失，b2 无半波损失,反射光加强,透射光减弱,20.2.4 等倾干涉,平行光垂直入射，入射角不变； 两条反射光线的光程差随薄膜厚度变化； 每一条干涉条纹与一定的薄膜厚度相对应。,薄膜厚度均匀，e 为常量； 两条反射光线的光程差随光线入射角变化； 每一条干涉条纹与一定的光线入射角相对应。,等厚干涉,等倾干涉,式中 都是常量，只有入射角 i 是变量,倾角相同的入射光线，反射光线的光程差相等； 或者说，对于同一级干涉条纹，各点对应同一倾角； 因此，称为等倾条纹。,由于：,20.3 干涉仪及其应用,利用光的干涉原理制成的仪器有很多种，其中迈克尔逊干涉仪最具有代表性，其他干涉仪可以看成是迈克尔逊干涉仪的变种。,20.3.1 迈克尔逊干涉仪,在相互垂直的两臂上安装两块精密磨光的平面镜 M1、M2,M1 位置固定、方向可调,M2 方向固定、位置固定在精密丝杠上(精度 100 nm)，位置可调,光源放在 S 点，在 E 点可以产生干涉条纹；,不平行时，为等厚(劈尖)条纹；,平行时，为等倾条纹；,M2 前后移动 距离， 改变 ，干涉条纹移动一条；,M2 移动距离 d , 条纹移动 N 条,用于精密测量，已知两者求其三,两光路的光程差,解：加入介质前,加入介质后,光程差改变,