薄膜干涉医疗专家讲座.pptx

133一、杨氏双缝干涉一、杨氏双缝干涉托马斯托马斯杨（杨（Thomas Young）英国英国物理学家、医生和考古学家，光波物理学家、医生和考古学家，光波动说奠基人之一动说奠基人之一波动光学：波动光学：杨氏双缝干涉试验杨氏双缝干涉试验生理光学：生理光学：三原色原理三原色原理材料力学：材料力学：杨氏弹性模量杨氏弹性模量考古学考古学 ：破译古埃及石碑上文字破译古埃及石碑上文字1、杨氏介绍、杨氏介绍薄膜干涉医疗第1页2、杨氏双缝干涉、杨氏双缝干涉试验装置试验装置 1801年，杨氏巧妙地设计了一个把单个波阵面分解为两个年，杨氏巧妙地设计了一个把单个波阵面分解为两个波阵面以锁定两个光源之间相位差方法来研究光干涉现象。杨波阵面以锁定两个光源之间相位差方法来研究光干涉现象。杨氏用氏用叠加原理叠加原理解释了干涉现象，在历史上第一次测定了解释了干涉现象，在历史上第一次测定了光波长光波长，为光为光波动学说波动学说确实立奠定了基础。确实立奠定了基础。薄膜干涉医疗第2页3、双缝干涉光程差、双缝干涉光程差两光波在两光波在P点光程差为点光程差为 =r2-r1 r12=D2+(x-a)2 r22=D2+(x+a)2所以所以 r22-r12=4ax即即 (r2-r1)(r2+r1)=4ax采取近似采取近似 r2+r12D光程差为光程差为 =r2-r1=2ax/Dr2r1OPx2aS2S1D4、干涉条纹位置、干涉条纹位置（1）明条纹：）明条纹：=2ax/D=kk 中心位置：中心位置：x=（D/2a)2k(/2)k=0,1,2,（2）暗条纹：）暗条纹：=2ax/D=(2k+1)/2 中心位置：中心位置：x=(D/2a)(2k+1)(/2)k=0,1,2,（3）条纹间距：）条纹间距：相邻明纹中心或相邻相邻明纹中心或相邻暗纹中心距离称为条纹间暗纹中心距离称为条纹间距距 x=D/2a5、干涉条纹特点、干涉条纹特点双缝干涉条纹是与双缝平行双缝干涉条纹是与双缝平行一组明暗相间彼此一组明暗相间彼此等间距直等间距直条纹条纹，上下对称。，上下对称。薄膜干涉医疗第3页光源光源S位置改变：位置改变：S下移时，零级明纹上移，干涉条纹整体向上平移；下移时，零级明纹上移，干涉条纹整体向上平移；S上移时，干涉条纹整体向下平移，条纹间距不变。上移时，干涉条纹整体向下平移，条纹间距不变。双缝间距双缝间距2a改变：改变：当当2a增大时，增大时，x减小，零级明纹中心位置不变，条纹变密。减小，零级明纹中心位置不变，条纹变密。当当2a减小时，减小时，x增大，条纹变稀疏。增大，条纹变稀疏。双缝与屏幕间距双缝与屏幕间距D 改变：改变：当当D 减小时，减小时，x减小，零级明纹中心位置不变，条纹变密。减小，零级明纹中心位置不变，条纹变密。当当D 增大时，增大时，x增大，条纹变稀疏。增大，条纹变稀疏。x=D/2a6、讨论、讨论 x=D/2a*（1）波长及装置结构改变时干涉条纹移动和改变）波长及装置结构改变时干涉条纹移动和改变薄膜干涉医疗第4页对于不一样光波，若满足对于不一样光波，若满足k11=k22出现干涉条纹重合。出现干涉条纹重合。入射光波长改变：入射光波长改变：当当增大时，增大时，x增大，条纹变疏；增大，条纹变疏；当当减小时，减小时，x减小，条纹变密。减小，条纹变密。若用复色光源，则干涉条纹若用复色光源，则干涉条纹是彩色。是彩色。薄膜干涉医疗第5页（2）介质对干涉条纹影响介质对干涉条纹影响在在S1后加透明介质薄膜后加透明介质薄膜(厚度为厚度为h)，干涉条纹怎样改变？，干涉条纹怎样改变？零级明纹上移至点零级明纹上移至点P，屏上全部干涉条纹同屏上全部干涉条纹同时向上平移时向上平移。条纹移动距离条纹移动距离 OP=(n-1)Dh/(2a)移过条纹数目移过条纹数目 k=OP/x=(n-1)h/若若S2后加透明介质薄膜，干涉条纹下移后加透明介质薄膜，干涉条纹下移。r2r1OPxdS2S1*若把整个试验装置置于折射率为若把整个试验装置置于折射率为n介质中，介质中，明条纹：明条纹：=n(r2-r1)=k k=0,1,2,暗条纹：暗条纹：=n(r2-r1)=(2k+1)/2 k=0,1,2,3,或或 明条纹：明条纹：r2-r1=2ax/D=k/n=k k=0,1,2,暗条纹暗条纹：r2-r1=2ax/D=(2k+1)/2n =(2k+1)k=0,1,2,3,为入射光在介质中波长为入射光在介质中波长条纹间距为条纹间距为 x=D/(2an)=D/2a干涉条纹变密。干涉条纹变密。薄膜干涉医疗第6页*7、光强分布、光强分布合光强为合光强为 I=I1+I2+2sqrt(I1I2)cos 当当I1=I2=I0时时 I=2I0(1+cos)=4 I0cos2(/2)=4 I0cos2(/)当当 =k=k时，时，I=II=Imaxmax=4=4 I0当当 =(2k-1)/2=(2k-1)/2时，时，I=II=Iminmin=0=0薄膜干涉医疗第7页8、杨氏双缝干涉应用、杨氏双缝干涉应用（1）测量波长：）测量波长：（2）测量薄膜厚度和折射率：）测量薄膜厚度和折射率：（3）长度测量微小改变量。）长度测量微小改变量。例例8-1、求光波波长、求光波波长在杨氏双缝干涉试验中，已知双缝间距为在杨氏双缝干涉试验中，已知双缝间距为0.20mm0.20mm，屏和缝相距，屏和缝相距0.50m0.50m，测得条纹宽度为，测得条纹宽度为1.50mm1.50mm，求入射光波长。，求入射光波长。解：由杨氏双缝干涉条纹间距公式解：由杨氏双缝干涉条纹间距公式 x=D/2a能够得到光波波长为能够得到光波波长为 =x2a/D代入数据，得代入数据，得=1.5010-30.2010-3/0.50 =6.0010-7m =600nm薄膜干涉医疗第8页当双缝干涉装置一条狭缝后面盖上折射率为当双缝干涉装置一条狭缝后面盖上折射率为n n=1.58=1.58云云母片时，观察到屏幕上干涉条纹移动了母片时，观察到屏幕上干涉条纹移动了9 9个条纹间距，已知个条纹间距，已知波长波长=5500A=5500A0 0，求云母片厚度。，求云母片厚度。例例8-2、依据条纹移动求缝后所放介质片厚度、依据条纹移动求缝后所放介质片厚度解：没有盖云母片时，零级明条纹在解：没有盖云母片时，零级明条纹在O O点；当点；当S S1 1缝后盖上云母片缝后盖上云母片后，光线后，光线1 1光程增大。因为零级明条纹所对应光程差为零，光程增大。因为零级明条纹所对应光程差为零，所以这时零级明条纹只有上移才能使光程差为零。依题意，所以这时零级明条纹只有上移才能使光程差为零。依题意，S S1 1缝盖上云母片后，零级明条纹由缝盖上云母片后，零级明条纹由O O点移动原来第九级明条纹位点移动原来第九级明条纹位置置P P点，当点，当xD时，时，S S1 1发出光能够近似看作垂直经过云母片，发出光能够近似看作垂直经过云母片，光程增加为光程增加为(r1-h+nh)-r1=(n-1)h，从而在，从而在O O点有点有 (n-1)h=k,k=9所以所以 h=k/(/(n-1)=9550010-1)=9550010-10-10/(1.58-1)/(1.58-1)=8.5310 =8.5310-6-6m mr2r1OPxdS2S1薄膜干涉医疗第9页情况情况1：n1n2n2n3 无无无无没有没有情况情况3：n1n3 有有无无有有情况情况4：n1n2n3 无无 有有有有产生半波损失条件：光产生半波损失条件：光从光疏介质射向光密介质，从光疏介质射向光密介质，即即n1n2；半波损失只发生在反射半波损失只发生在反射光中；光中；对于三种不一样媒质，对于三种不一样媒质，两反射光之间有没有半波两反射光之间有没有半波损失情况以下：损失情况以下：n1n2n2n3 无无n1n3 有有n1n2n3 有有薄膜干涉医疗第10页一、等倾干涉一、等倾干涉薄膜干涉属于分振幅法薄膜干涉属于分振幅法1、基本特点：、基本特点：试验装置试验装置在空气（或真空）中放入上在空气（或真空）中放入上下表面平行，厚度为下表面平行，厚度为 e 均匀均匀介质介质 n光光a与光与光 b光程差为：光程差为：光光a有半波损失。有半波损失。nCABeDbari13-413-42、基本特点：、基本特点：薄膜干涉医疗第11页由折射定律和几何关系可得出：由折射定律和几何关系可得出：代入代入得出：得出：结论：结论：相同入相同入射角对应同一级射角对应同一级条纹。所以，称条纹。所以，称它为它为薄膜等倾干薄膜等倾干涉。涉。光光a与光与光b相遇在相遇在无穷远，或者在无穷远，或者在透镜焦平面上观透镜焦平面上观察它们相干结果，察它们相干结果，所以称它为所以称它为定域定域干涉。干涉。nCABeDbari薄膜干涉医疗第12页应用：应用：测定薄膜厚度；测定薄膜厚度；测定光波长；测定光波长；薄膜干涉医疗第13页例例83如图所表示，在折射率为如图所表示，在折射率为1.50平板玻璃表面有一层厚度为平板玻璃表面有一层厚度为300nm，折，折射率为射率为1.22均匀透明油膜，用白光垂直均匀透明油膜，用白光垂直射向油膜，问：射向油膜，问：1)哪些波长可见光在反射光中产生相哪些波长可见光在反射光中产生相长干涉长干涉?2)若要使反射光中若要使反射光中=550nm光产生相消光产生相消干涉，油膜最小厚度为多少干涉，油膜最小厚度为多少?解：解：(1)因反射光之间没有半波损失，因反射光之间没有半波损失，由垂直入射由垂直入射i=0，得反射光相长干涉条，得反射光相长干涉条件为件为k=1时时 红光红光 k=2时时 故反射中红光产故反射中红光产生相长干涉。生相长干涉。紫外紫外 薄膜干涉医疗第14页(2)由反射相消干涉条件为：由反射相消干涉条件为：显然显然k=0所产生对应厚度最小，即所产生对应厚度最小，即 薄膜干涉医疗第15页干涉条纹定域干涉条纹定域在膜附近。条在膜附近。条纹形状由膜等纹形状由膜等厚点轨迹所决厚点轨迹所决定。定。二、等厚干涉二、等厚干涉1.劈尖干涉试验装置劈尖干涉试验装置明纹中心明纹中心暗纹中心暗纹中心2.干涉条件干涉条件薄膜干涉医疗第16页空气劈尖相邻明条纹对应厚度差：空气劈尖相邻明条纹对应厚度差：4.若劈尖间夹有折射率为若劈尖间夹有折射率为 n 介质，介质，则：则：劈尖相邻级次条纹对应薄膜厚度差为膜内光波长二分之一。劈尖相邻级次条纹对应薄膜厚度差为膜内光波长二分之一。3.特点特点劈尖干涉是等厚干涉劈尖干涉是等厚干涉劈尖等厚干涉条纹是一系列等间距、明暗相劈尖等厚干涉条纹是一系列等间距、明暗相间平行于棱边直条纹间平行于棱边直条纹。薄膜厚度测量薄膜厚度测量应用应用薄膜厚度测定薄膜厚度测定测定光学元件表面平整度测定光学元件表面平整度薄膜干涉医疗第17页劈尖表面附近形成是一系列与棱边平行、劈尖表面附近形成是一系列与棱边平行、明暗相间等距直条纹。明暗相间等距直条纹。楔角愈小，干涉条纹分布就愈稀疏。楔角愈小，干涉条纹分布就愈稀疏。当用白光照射时，将看到由劈尖边缘逐步当用白光照射时，将看到由劈尖边缘逐步分开彩色直条纹。分开彩色直条纹。劈尖相邻级次条纹对应薄膜厚度差为膜内光波长二分之一。劈尖相邻级次条纹对应薄膜厚度差为膜内光波长二分之一。明纹中心明纹中心暗纹中心暗纹中心结论结论薄膜干涉医疗第18页例例、用用等等厚厚干干涉涉法法测测细细丝丝直直径径d。取取两两块块表表面面平平整整玻玻璃璃板板，左左边边棱棱迭迭合合在在一一起起，将将待待测测细细丝丝塞塞到到右右棱棱边边间间隙隙处处，形形成成一一空空气气劈劈尖尖。用用波波长长 单单色色光光垂垂直直照照射射，得得等等厚厚干干涉涉条条纹，测得相邻明纹间距为纹，测得相邻明纹间距为 l，玻璃板长玻璃板长L，求细丝直径。，求细丝直径。解：解：d薄膜干涉医疗第19页例例、工件质量检测工件质量检测ab有一劈尖，光有一劈尖，光 0.55 m，明纹间，明纹间距距a2.34mm，但某处干涉条纹弯，但某处干涉条纹弯曲，最大畸变量曲，最大畸变量b=1.86mm，问：该，问：该处工件表面有什么样缺点，其深度处工件表面有什么样缺点，其深度（或高度）怎样？（或高度）怎样？解：同一条干涉条纹各点下面薄膜解：同一条干涉条纹各点下面薄膜厚度相等，现在干涉条纹向劈尖棱厚度相等，现在干涉条纹向劈尖棱边方向弯曲，所以判断工件在该处边方向弯曲，所以判断工件在该处有凹下缺点。有凹下缺点。得：得：h0.219 m薄膜干涉医疗第20页三、牛顿环三、牛顿环用平凸透镜凸球面所反射用平凸透镜凸球面所反射光和平镜上表面所反射光和平镜上表面所反射光发生干涉，不一样厚度光发生干涉，不一样厚度等厚点轨迹是以等厚点轨迹是以O为为圆心一组同心圆。圆心一组同心圆。明环中心明环中心暗环中心暗环中心1.试验装置试验装置2、干涉公式、干涉公式O点点e=0,光程差为光程差为/2,应为应为暗条暗条纹纹。薄膜干涉医疗第21页在实际观察中常测牛顿环半径在实际观察中常测牛顿环半径r 它与它与e和凸球面半径和凸球面半径R关系：关系：略去二阶小量略去二阶小量e2得：得：代入明暗环公式得：代入明暗环公式得：明环中心明环中心暗环中心暗环中心3.牛顿环干涉条纹特点牛顿环干涉条纹特点:(1)牛顿环中心为暗环，级次最低。牛顿环中心为暗环，级次最低。(2)离开中心愈远，光程差愈大，圆离开中心愈远，光程差愈大，圆条纹间距愈小，愈密。条纹间距愈小，愈密。(3)用白光时将产生彩色条纹。用白光时将产生彩色条纹。牛顿环半径牛顿环半径应用：应用：测量光波长；测量光波长；测量平凸透镜曲率半径；测量平凸透镜曲率半径；检验透镜质量检验透镜质量。oR曲率半径曲率半径re薄膜干涉医疗第22页例例：用：用He-Ne激光器发出激光器发出=0.633m单色光，在牛顿环试验时，单色光，在牛顿环试验时，测得第测得第k个暗环半径为个暗环半径为5.63mm，第，第k+5个暗环半径为个暗环半径为7.96mm，求平凸透镜曲率半径求平凸透镜曲率半径R。解：由暗纹公式，可知解：由暗纹公式，可知 薄膜干涉医疗第23页1、迈克耳孙干涉仪、迈克耳孙干涉仪结构及原理结构及原理G1和和G2是两块材是两块材料相同厚薄均匀、料相同厚薄均匀、几何形状完全相几何形状完全相同光学平镜。同光学平镜。G1一侧镀有半透半反薄一侧镀有半透半反薄银层。与水平方向成银层。与水平方向成45o角角放置；放置；G2称为赔偿板。称为赔偿板。在在G1镀银镀银层上层上M1虚虚象象M12、迈克耳孙干涉仪干涉条纹、迈克耳孙干涉仪干涉条纹一束光在一束光在A处罚振幅形成两束光处罚振幅形成两束光1和和2光程差，就相当于光程差，就相当于由由M1和和M2形成空气膜上下两个面反射光光程差形成空气膜上下两个面反射光光程差。二、迈克耳孙干涉仪二、迈克耳孙干涉仪光源fG1G2M1M21212薄膜干涉医疗第24页fG1G2M1M2光源1212M1与与M2严格垂直严格垂直薄膜干涉薄膜干涉1，2两束光光程差两束光光程差等倾干涉，干涉条纹为明等倾干涉，干涉条纹为明暗相间同心圆环。暗相间同心圆环。=明条纹明条纹暗条纹暗条纹干涉圆环中心，干涉圆环中心，i=0k自内向外依次递减自内向外依次递减e增大时有条纹冒出增大时有条纹冒出当当e每降低每降低/2/2时，中央条纹对应时，中央条纹对应k值值就要降低就要降低1，原来位于中央条纹消失，原来位于中央条纹消失，将看到将看到同心等倾圆条纹向中心缩陷同心等倾圆条纹向中心缩陷。薄膜干涉医疗第25页当当M1、M2 不平行时，将看到劈尖等厚干涉条纹。不平行时，将看到劈尖等厚干涉条纹。当当M1每平移每平移/2/2 时，将看到一个明（或暗）条纹移时，将看到一个明（或暗）条纹移过视场中某一固定直线，条纹移动数目过视场中某一固定直线，条纹移动数目m 与与M1 镜平镜平移距离关系为：移距离关系为：记下平移距离记下平移距离,可测量入射光波长可测量入射光波长;如已知波长如已知波长,则可经过条纹移动数目来测量微小伸长量则可经过条纹移动数目来测量微小伸长量(如热胀冷缩量如热胀冷缩量).薄膜干涉医疗第26页小小 结结光程光程 薄膜干涉薄膜干涉劈尖劈尖 牛顿环牛顿环迈克耳孙干涉仪迈克耳孙干涉仪薄膜干涉医疗第27页8-4 光衍射光衍射一、光衍射现象一、光衍射现象2.衍射现象：衍射现象：波在传输过程中碰到障波在传输过程中碰到障碍物，能够绕过障碍物碍物，能够绕过障碍物边缘前进这种偏离直线边缘前进这种偏离直线传输现象称为传输现象称为衍射现象衍射现象。1.试验现象：试验现象：单缝单缝KabS光源光源(a)屏幕E屏幕E单缝单缝KaS光源光源(b)b薄膜干涉医疗第28页二、二、惠更斯惠更斯-菲涅耳原理菲涅耳原理1690年惠更斯提出年惠更斯提出惠更斯惠更斯原理原理，认为波前上每一点，认为波前上每一点都能够看作是发出球面子波都能够看作是发出球面子波新波源，这些子波包新波源，这些子波包络面就是下一时刻波前。络面就是下一时刻波前。1818年，菲涅耳利用子波能够相干叠加思年，菲涅耳利用子波能够相干叠加思想对惠更斯原理作了补充。他认为从同一波想对惠更斯原理作了补充。他认为从同一波面上各点发出子波，在传输到空间某一点面上各点发出子波，在传输到空间某一点时，各个子波之间也能够相互叠加而产生干时，各个子波之间也能够相互叠加而产生干涉现象。这就是涉现象。这就是惠更斯菲涅耳原理惠更斯菲涅耳原理。1.惠更斯惠更斯-菲涅耳原理菲涅耳原理Sprn薄膜干涉医疗第29页说明说明菲涅耳积分能够计算任意菲涅耳积分能够计算任意形状波阵面衍射问题。形状波阵面衍射问题。采取半波带法来定性地解采取半波带法来定性地解释衍射现象。释衍射现象。*2.惠更斯惠更斯-菲涅耳原理数学表示式菲涅耳原理数学表示式菲涅耳衍射积分公式：菲涅耳衍射积分公式：对于点光源发出球面波，初相位可取为零，且倾斜因子对于点光源发出球面波，初相位可取为零，且倾斜因子它说明子波为何不会向后退。它说明子波为何不会向后退。Sprn薄膜干涉医疗第30页光源光源障碍物障碍物接收屏接收屏光源光源障碍物障碍物接收屏接收屏三、衍射分类三、衍射分类1.菲涅耳衍射菲涅耳衍射2.夫琅禾费衍射夫琅禾费衍射光源光源障碍物障碍物接收屏距接收屏距离为有限远。离为有限远。光源光源障碍物障碍物接收屏接收屏距离为无限远。距离为无限远。障碍物障碍物接收屏接收屏衍射系统普通由衍射系统普通由光源、光源、衍射屏和接收屏衍射屏和接收屏组成。组成。按它们相互距离关系，按它们相互距离关系，通常把光衍射分为两通常把光衍射分为两大类大类薄膜干涉医疗第31页8-5 单缝和圆孔夫琅禾费衍射单缝和圆孔夫琅禾费衍射光源在透镜光源在透镜L1物方焦平面物方焦平面接收屏在接收屏在L2象方焦平面象方焦平面光强一、单缝夫琅禾费衍射试验装置一、单缝夫琅禾费衍射试验装置1.试验装置试验装置2.试验现象试验现象明暗相间平行于单缝衍射条纹；明暗相间平行于单缝衍射条纹；中央明纹明亮且较宽；中央明纹明亮且较宽；两侧对称分布着其它明纹。两侧对称分布着其它明纹。薄膜干涉医疗第32页二、菲涅耳半波带法解释单缝衍射二、菲涅耳半波带法解释单缝衍射1.菲涅耳半波带菲涅耳半波带单缝PBA薄膜干涉医疗第33页半波带作法：半波带作法：ABaA,B两条平行光线之间光程差两条平行光线之间光程差BC=asin.asinC作平行于作平行于AC平面平面,使相使相 邻平面之邻平面之间距离等于入射光半波长间距离等于入射光半波长.（相位（相位差差）如图把如图把AB波阵面分成波阵面分成AA1，A1A2，A2B波带波带.A1A2两相邻波带对应点两相邻波带对应点AA1中中A1和和 A1A2中中A2，抵达，抵达P点位相差为点位相差为，光程差为光程差为/2。这么波带就这么波带就是菲涅耳半波带。是菲涅耳半波带。所以任何两个相邻波带所发出光线在所以任何两个相邻波带所发出光线在P点相互抵消点相互抵消.当当BC是是/2偶数倍，全部波带成对抵消，偶数倍，全部波带成对抵消，P点暗，点暗，当当BC是是/2奇数倍，全部波带成对抵消后留下一个波带，奇数倍，全部波带成对抵消后留下一个波带，P点明。点明。薄膜干涉医疗第34页2.特点：特点：将波面分成整数个波带，各波带面积将波面分成整数个波带，各波带面积相等，相邻波带相位差为相等，相邻波带相位差为 ，则：，则：暗纹中心暗纹中心明纹中心明纹中心薄膜干涉医疗第35页暗纹中心暗纹中心明纹中心明纹中心3.明暗条纹条件明暗条纹条件条纹在接收屏上位置条纹在接收屏上位置暗纹中心暗纹中心明纹中心明纹中心单缝单缝薄膜干涉医疗第36页屏幕上中央明条纹屏幕上中央明条纹线宽度为：线宽度为：(焦距焦距 f )由条纹宽度看出缝越窄（由条纹宽度看出缝越窄（a 越小），条纹分散越开，衍射现越小），条纹分散越开，衍射现象越显著；反之，条纹向中央靠拢。当缝宽比波长大很多时，象越显著；反之，条纹向中央靠拢。当缝宽比波长大很多时，形成单一明条纹，这就是透镜所形成线光源象。显示了光形成单一明条纹，这就是透镜所形成线光源象。显示了光直线传输性质。直线传输性质。中央明条纹中央明条纹半角宽半角宽为：为：其它各级明条纹宽度为其它各级明条纹宽度为中央明条纹宽度二分之一。中央明条纹宽度二分之一。(1)条纹宽度条纹宽度4.讨论讨论单缝单缝即第一条暗条纹对应衍射即第一条暗条纹对应衍射角为：角为：0/a薄膜干涉医疗第37页条纹在屏幕上位置与波长成正条纹在屏幕上位置与波长成正比，假如用白光做光源，中央为比，假如用白光做光源，中央为白色明条纹，其两侧各级都为彩白色明条纹，其两侧各级都为彩色条纹。该衍射图样称为衍射光色条纹。该衍射图样称为衍射光谱。谱。几何光学是几何光学是 波动光学在波动光学在 时极限情况。时极限情况。(3)波长对衍射条纹影响波长对衍射条纹影响(2)条纹亮度条纹亮度中央明纹最亮，其它明纹光强随级次增大而快速减小。中央明纹最亮，其它明纹光强随级次增大而快速减小。中央明纹：中央明纹：asin=0全部子波干涉加强；全部子波干涉加强；第一级明纹：第一级明纹：k=1，三个半波带，只有一个干涉加强，三个半波带，只有一个干涉加强(1/3)第二级明纹：第二级明纹：k=2，五个半波带，只有一个干涉加强，五个半波带，只有一个干涉加强(1/5)当当 或或 时会出时会出现显著衍射现象。现显著衍射现象。薄膜干涉医疗第38页例例87用单色平行可见光，垂直照射到缝宽为用单色平行可见光，垂直照射到缝宽为a=0.5mm单缝上，单缝上，在缝后放一焦距在缝后放一焦距f=1m透镜，在位于焦平面观察屏上形成衍射条纹，透镜，在位于焦平面观察屏上形成衍射条纹，已知屏上离中央纹中心为已知屏上离中央纹中心为1.5mm处处P点为明纹，求：点为明纹，求：(1)入射光波长；入射光波长；(2)P点明纹级和对应衍射角；点明纹级和对应衍射角；(3)中央明纹中央明纹宽度。宽度。解：解：(1)对对P点，由点，由 当当很小，很小，tg=sin=由单缝衍射公式可知由单缝衍射公式可知 当当k=1时，时，=500nm当当k=2时，时，=300nm在可见光范围内，入射光波长为在可见光范围内，入射光波长为=500nm.(2)P点为第一级点为第一级明纹，明纹，k=1(3)中央明纹宽度为中央明纹宽度为 薄膜干涉医疗第39页三、干涉与衍射本质三、干涉与衍射本质光干涉与衍射一样，本质上都是光波相干叠加结果。光干涉与衍射一样，本质上都是光波相干叠加结果。普通来说，普通来说，干涉干涉是指是指有限有限个分立光束相干叠加，个分立光束相干叠加，衍衍射射则是连续则是连续无限无限个子波相干叠加。干涉强调是不一个子波相干叠加。干涉强调是不一样光束相互影响而形成相长或相消现象；衍射强调样光束相互影响而形成相长或相消现象；衍射强调是光线偏离直线而进入阴影区域。是光线偏离直线而进入阴影区域。薄膜干涉医疗第40页