第3章波动光学2js.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,2,、普通光源的发光机制，两个独立光源发出的光不可能产生干涉。,1,、光是一种电磁波,上节回顾,4,、杨氏双缝干涉,3,、产生相干光的两种方法,分波阵面法,分振幅法,5,、光程,相邻两明纹或暗纹的间距：,n,1,n,2,n,1,n,2,d,1,2,A,B,C,D,Q,P,薄膜干涉一般分为两类，即,等倾干涉,和,等厚干涉,13.1.4,薄膜干涉,光程差：,n,1,n,2,n,1,n,2,d,1,2,A,B,C,D,Q,P,n,1,n,2,n,1,n,2,d,1,2,A,B,C,D,Q,P,（,半波损失,）：,情况,1,：,n,1,n,2,n,2,n,3,无,无,没有,情况,3,：,n,1,n,3,有,无,有,情况,4,：,n,1,n,2,n,3,无,有,有,产生半波损失的条件：光,从光疏,介质射,向光密,介质，即,n,1,n,2,；,半波损失只发生在,反射,光中；,对于三种不同的媒质，两反射光之间有无半波损失的情况如下：,n,1,n,2,n,2,n,3,无,n,1,n,3,有,n,1,n,2,S,S,3,单,色,光,源,2,S,1,薄膜,*,*,*,d,n,1,n,2,屏,透镜,S,S,3,单,色,光,源,2,S,1,n,2,n,1,薄膜,*,*,*,d,n,2,屏,S,S,3,单,色,光,源,2,S,1,n,2,n,1,*,*,*,d,n,2,屏,n,1,n,2,n,1,S,S,3,单,色,光,源,2,S,1,*,*,*,S,1,2,S,S,3,单,色,光,源,d,n,1,n,2,n,2,n,1,等倾干涉,条纹,屏,等倾干涉：,条纹级次取决于入射角的干涉。,n,1,n,2,d,1,2,A,B,C,D,Q,P,n,1,3,4,G,F,透射光的干涉：,例,1.,用波长为,550nm,的黄绿光照射到一肥皂膜上，沿与膜面成,60,角的方向观察到膜面最亮。已知肥皂膜折射率为,1.33,，求此膜,至少,是多厚？若改为垂直观察，求能够使此膜最亮的光波长。,解,空气折射率,n,1,1,，肥皂膜折射率,n,2,=1.33,。,i,=30,反射光,加强条件：,解得,肥皂膜的最小厚度（,k,=1,）,垂直入射：,1,=649.0 nm,（,k=1,）,红,2,=216.3 nm,（,k=2,）不可见光,例,2.,平面单色光,垂直,照射在厚度均匀的油膜上，油膜覆盖在玻璃板上。所用光源波长可以连续变化，观察到,500 nm,与,700 nm,两波长的光在反射中消失。油膜的折射率为,1.30,，玻璃折射率为,1.50,，求油膜的厚度。,解：,n,1,n,2,例,2.,平面单色光,垂直,照射在厚度均匀的油膜上，油膜覆盖在玻璃板上。所用光源波长可以连续变化，观察到,500 nm,与,700 nm,两波长的光在反射中消失。油膜的折射率为,1.30,，玻璃折射率为,1.50,，求油膜的厚度。,讨论：厚度为,d,的薄膜，能满足哪几种不同波长的光波干涉相消？,增加,减小,如果波长,700nm,对应,k+1,；,500nm,对应,k+3,。则必然在,700-500nm,之间存在一个波长对应,k+2,。,500nm,700nm,解：,例,2.,平面单色光,垂直,照射在厚度均匀的油膜上，油膜覆盖在玻璃板上。所用光源波长可以连续变化，观察到,500 nm,与,700 nm,两波长的光在反射中消失。油膜的折射率为,1.30,，玻璃折射率为,1.50,，求油膜的厚度。,解：,n,1,n,2,透镜镀膜,薄膜干涉的应用,增透膜,反射光干涉相消条件：,n,=1.38,n,2,=1.5,n,1,=1.0,最薄的膜层厚度（,k=0,）为：,问,：若反射光相消干涉的条件中,取,k,=1,，膜的厚度为多少？此增,透膜在可见光范围内有没有增反？,例,3.,已知,：用波长 ，照相机镜头,n,3,=1.5,，其,上涂一层,n,2,=1.38,的氟化镁增透膜，光线垂直入射。,解,：因为 ，所以反射光,经历两次半波损失。反射光相干相,消的条件是：,代入,k,和,n,2,求得：,此膜对反射光相干相长的条件：,可见光波长范围,400800nm,波长,412.5nm,的可见光有增反。,问：,若反射光相消干涉的条件中,取,k,=1,，膜的厚度为多少？,此增,透膜在可见光范围内有没有增反？,若,i,不变而,d,改变,，就是以平行光照射光学厚度不同的薄膜，在厚度相同的区域里干涉条件都相同的干涉现象为,等厚干涉,。,劈尖 牛顿环,d,n,L,二、劈尖,夹角很小的两个平面所构成的薄膜,空气劈尖,平行单色光照射在劈尖上，上、下表面的反射光将产生干涉，厚度为,d,处，两相干光的光程差为,实心劈尖,n,n,d,说明：,1.,劈尖上厚度相同的地方，两相干光的光程差相同，因此这种,干涉称为,等厚干涉,。条纹为一组平行与棱边的平行线。,2.,由于存在半波损失，棱边上为零级暗纹。,任意相邻明条纹对应的厚度差：,任意相邻明条纹,(,或暗条纹,),之间的距离,b,为：,在入射单色光一定时，劈尖的楔角,愈小，则,b,愈大，干涉条纹愈疏；,愈大，则,b,愈小，干涉条纹愈密。,干涉条纹的移动,应该出,现,暗纹,的位置,实际的,暗纹位,置,试,件,标 准 件,利用,干涉现象,检验平面的,平整度,干涉膨胀仪,利用空气劈尖干涉原理测定样品的热膨胀系数,样品,平板玻璃,石英圆环,空气劈尖,上平板玻璃向上平移,/2,的距离，上下表面的两反射光的光程差增加,。劈尖各处的干涉条纹发生,明,暗明,(,或,暗,明暗,),的变化。如果观察到某处干涉条纹移过了,N,条，即表明劈尖的上表面平移了,N,/2,的距离。,例,4.,有一玻璃劈尖，夹角,=8 10,-6,rad,，放在空气中。波长,=0.589 m,的单色光垂直入射时，测得相邻干涉条纹的宽度为,b,=2.4 mm,，求玻璃的折射率。,解：,n,b,空气薄层中，任一厚度,d,处上下表面反射光的干涉条件：,三、牛顿环（等厚干涉,特例,）,略去,d,2,各级明、暗干涉条纹的半径：,随着牛顿环半径的增大，条纹变得越来越密。,d=0,两反射光的光程差,=/2,，为,暗斑,。,劈尖干涉,牛顿环,条纹形状,直条纹,同心圆,条纹间距,等间距,向外侧逐渐密集,条纹公式,零级条纹,暗条纹，直线,暗斑,条纹形状,条纹间距,条纹公式,零级条纹,等厚干涉,例,1.,已知：用紫光照射，借助于低倍测量,显微镜测得由中心往外数第,k,级明环,的半径,k,级往上数,第,16,个明环半径 ，,平凸透镜的曲率半径,R=2.50m,求：紫光的波长？,解：根据明环半径公式：,例,2,、真空中，平板玻璃,B,上对称的放置一圆锥,A,，如,图，,为已知，,很小。当波长为,的单色平行光垂直,的射向圆锥时，从上方可观测到干涉条纹。求：,解：厚度为,d,处的光程差为：,1,、明暗条纹的位置，其形状如何？,r,k,d,A,B,根据几何关系：,根据干涉条件：,得出第,k,级暗纹半径为：,条纹间距为：,K=1,2,3,2,、若平凸透镜稍向左倾斜，干涉条纹有何变化？,左边的明暗条纹变稀疏，右边的变密。,r,i,d,A,B,