光學例題PPT課件

1、3.(3685) 在雙縫干涉實驗中，單色光源S0到兩縫 S1和S2的距離別為 和 ，并且 ， 為入射光的波長，雙縫之間的距離為d，雙縫到屏幕的距離為D，如圖。求（1）零級明紋到屏幕中央O點的距離。 （2）相鄰明條紋間的距離。123ll1l2lS0l1l2dDO第1頁/共16頁解: (1) 設(shè)P0為零級明紋中心, 應(yīng)有2211021()()0sinlrlrPOrrdd tgdD(1)由(1)21212112()()03llrrrrll03POdD03 DPOd(2)22112112()()()()3dxlrlrrrllD0POx當3(3 )/dxkDxkD d 時為明紋 (1)3 (3 )DDD

2、xkkddd 第2頁/共16頁4. （3178）一雙縫干涉裝置，在空氣中觀察時干涉條紋間距為1.0mm，若整個裝置放在水中，干涉條紋的間距將為_mm。1310.754nDxdDDxddn 在空氣中在水中第3頁/共16頁劈尖、牛頓環(huán)例題例1. 在半導體硅片上鍍有氧化硅薄膜。為測量薄膜厚度，將該薄膜腐蝕成劈尖狀?，F(xiàn)用波長為的光垂直照射，在劈尖上看到5 5條亮紋，求膜厚。（n n氧化硅=1.5n=1.5n硅）氧化硅硅解： 因 n 空氣n氧化硅n硅 不需考慮半波損失 =2ne=k=2ne=k (k=(k=0 0,1,2,3),1,2,3)( (因無半波損失，e=0處為亮紋！) )424221.53ke

3、nn第4頁/共16頁例2. 利用空氣劈尖測量精密加工工件表面的平整程度。若用單色光垂直照射，觀察到如圖所示的干涉條紋。問（1 1）工件是凹還是凸？（2 2）證明紋路的深度H H為2aHb解：（1） 根據(jù)22nek由于n,已為定值。顯然，e e大的地方，先達到k k因條紋向左突出，由此可知，工件表面有凹陷（e e增大）（2 2） 可把a a看作是兩條明紋間的距離，只不過它們是同一級由幾何關(guān)系有ea（由于工件表面凹陷了e，引起條紋向左移動 a）由正常的條紋間距公式2bn2nb222aaeaanbbnb 證畢ba第5頁/共16頁例3. 試問：如圖所示牛頓環(huán)的花樣如何？（冕玻璃n1=1.50，重火石玻

4、璃 n2=1.75，二硫化碳 n3=1.62)1.621.501.621.751.50解：左半球 右半球光程差 中心處條紋32n e322n e亮紋暗紋第6頁/共16頁e2n2=1.3834A0=5500=2989A0 例 增透膜 在玻璃表面鍍上一層薄膜，使波MgF2求：膜的厚度。解一：使反射綠光干涉相消取k =1MgF2玻璃1.38=n21.50=n1n0=12=+()k 12長為=A05500的綠光全部通過。e=+()k 124n2=+()124n2返回結(jié)束第7頁/共16頁取k =1取k =2解二: 使透射綠光干涉相長 由透射光干涉加強條件：12n2n1n0=1問題：此時反射光呈什么顏色？

5、反射光呈現(xiàn)紫藍色。e2n2=k=e=34n22989A0=24150A02e2n2=1e2n2=8250A0e2n2=2=k取k =1()返回結(jié)束第8頁/共16頁 例1 用每厘米有5000條的光柵，觀最多能看到3級條紋。問：1. 光線垂直入射時；2. 光線以30o角 1. 由光柵公式：()ab+sin=kj=sin1當時， k有最大值。jsin()ab+k =j=5893 A05.89310-7=3210-6ab+=5000110-2=210-6 m察鈉光譜線，傾斜入射時，最多能看到幾級條紋？返回結(jié)束第9頁/共16頁 = 300在進入光柵之前有一附加光程差AB，所以：5AB BC+= 2. 傾

6、斜入射xfo屏A.BC.j=k()ab+sin+()sin光柵公式變?yōu)椋簀=()ab+sin+()sinj=()ab+sin()ab+sin+j=k()ab+sin+()sinj返回結(jié)束第10頁/共16頁 例2（3738）用鈉光（ ）垂直照射到某光柵上，測得第三級光譜的衍射角為60。（1）若換用另一光源測得其第二級光譜的衍射角為30，求后一光源發(fā)光的波長；（2）若以白光（400nm-760nm）照射在該光柵上，求其第二級光譜的張角。（1nm=10 -9m）nm3 .589解：由光柵方程jkbasin)(00230sin)(360sin)(baba0030sin260sin3nm3 .510（1

7、）第11頁/共16頁（2）nmba4 .2041sin/3)(j)(sin1bakj)392. 0(sin)4 .2041/4002(sin111j)745. 0(sin)4 .2041/7602(sin112jo2512jjj白光第二級光譜張角第12頁/共16頁習題選講 2236 一雙縫的間距d=0.10mm, 每個透光縫b=0.02mm,透鏡焦距f=50cm,現(xiàn)用=480nm平行單色光垂直照射雙縫，求（1）屏上干涉條紋的間距；（2）單縫衍射的中央明紋的寬度；（3）在單縫衍射的中央包線內(nèi)有多少條明紋？分析（1）可看成N=2的光柵或雙縫衍射 （3） 求出在單縫衍射的一級暗紋處所對應(yīng)的雙縫的級數(shù)。 * 在本題中，可利用缺級條件求解！第13頁/共16頁(1) 雙縫干涉（有限遠光源）中，亮紋的坐標k Dxd 式中的D，相當于本題中的f ，所以有:3(1)2.4 10kfkffxmddd (2) 由sinbkj一級暗紋處即為中央亮紋的邊界22tan2sin22.4 10ofxffmbjj由此可知中央亮紋