平行平板的雙光束干涉PPT課件

1、1透鏡的等光程性 在干涉和衍射實(shí)驗(yàn)中，常常用薄透鏡將平行光線會(huì)聚成一點(diǎn)，而不會(huì)引起附加的光程差，只能改變光波的傳播方向。 經(jīng)過(guò)主光軸的平行光匯聚到焦點(diǎn)，每條光線的光程相等。 經(jīng)過(guò)副光軸的平行光匯聚到焦點(diǎn)，每條光線的光程相等。 經(jīng)過(guò)副光軸的點(diǎn)光源發(fā)出的光匯聚到S點(diǎn)，每條光線的光程相等。第1頁(yè)/共24頁(yè)2一、 等傾干涉1i2iACDB212()ABBC nADn hiAB 2cos1siniACAD hiAC2tg2h222coshni 222222112cos2sinhnih nni)2( （明） m2 m（暗）321nnn =L2.1.4 2.1.4 分振幅干涉 321nnn 321nnnS1

2、 1、 等傾干涉相長(zhǎng)與相消的條件P第2頁(yè)/共24頁(yè)31i1n2n3nhLS1、傾角相同的光線形成的干涉光光強(qiáng)相同。問(wèn)題：1、透射光的干涉情況如何？2、透鏡換成眼睛能看到這些條紋嗎？2、所有的平行光匯聚在透鏡焦平面上的同一點(diǎn)。使條紋的對(duì)比度更高。3 、透鏡正放，焦面上條紋是一組同心圓。2 2、等傾干涉的特點(diǎn)第3頁(yè)/共24頁(yè)4條紋分析1 iii（） 隨 變化，條紋是的函數(shù)，只要相同，相同，為一條干涉條紋，稱為等傾干涉。干涉條紋為同心圓環(huán)。20 22oinhm中心（ ）光程差在 時(shí)最大，最高干涉級(jí)在中心。光程與條紋級(jí)數(shù)第4頁(yè)/共24頁(yè)511N31 1NnNqnhh （ ）條紋的角半徑 （條紋半徑對(duì)透

3、鏡中心的張角）說(shuō)明平板厚度 越大，條紋角半徑越小，條紋越密。第5頁(yè)/共24頁(yè)6222224 2cos 2 2sin 1, 2sinnhmdnhddmdmmdnh （ ）條紋間隔光程與條紋級(jí)數(shù)相鄰條紋則有：其稱為條紋的角間距（相鄰條紋對(duì)透鏡中心的張角），易知，靠近中心的條紋較疏，離中心越遠(yuǎn)條紋越密。第6頁(yè)/共24頁(yè)7122122112112 1 dnnddndnnncoscoscoscossinsin因?yàn)椋鹤兂蓪⒌年P(guān)系與注意所以：1121121 2 2 sinsinsinefhnndfehnnd中央條紋寬，邊緣條紋窄。fe第7頁(yè)/共24頁(yè)8例題1白光照射空氣中的平行薄膜，已知白光照射空氣中的平行

4、薄膜，已知h=0.34 m，n=1.33 問(wèn)：當(dāng)視線與膜法線問(wèn)：當(dāng)視線與膜法線成成 60o 和和 30o 時(shí)觀察點(diǎn)各呈什么顏色時(shí)觀察點(diǎn)各呈什么顏色 ？hno60o302) 12(sin2122 minh12sin4122 minh260o1mi130o1mi解 minnh2sin212122nm6 .457 nm7 .558 第8頁(yè)/共24頁(yè)9例題2你知道肥皂泡上美麗的彩色花紋是如何形成的嗎？在白光照射下，肥皂泡的膜形成等傾干涉條紋。剛吹起肥皂液膜厚度較大，前后表面反射光光程差超過(guò)相干長(zhǎng)度，不能干涉。隨著泡張大，膜厚減小，光程差小于相干長(zhǎng)度后產(chǎn)生干涉，白光中反射加強(qiáng)成份顯色，顯色波長(zhǎng)隨膜厚減小

5、而改變。當(dāng)膜厚趨于零時(shí)，光程差只有半波損失引起的，各種顏色前后表面反射光的相干差都是/2時(shí)，反射相消，膜呈黑色，此時(shí)泡將破裂。第9頁(yè)/共24頁(yè)10例題3在比較復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)中， 入射光的能量往往因多次反射而損失。例如，高級(jí)照相機(jī)的鏡頭有六、七個(gè)透鏡組成。反射損失的光能約占入射光能的一半，同時(shí)反射的雜散光還要影響成像的質(zhì)量。 常在鏡面上鍍一層厚度均勻的透明薄膜 ，利用薄膜干涉的性質(zhì)，控制光學(xué)原件的對(duì)光能的影響，通常有增透膜和高反膜第10頁(yè)/共24頁(yè)11二、 等厚干涉)10(311 nni22 hnhnhhhmm21 sin2hen第m條暗紋對(duì)應(yīng)膜厚hm相鄰兩條紋中心間距厚度差 暗明2 mmhn2

6、 ）、暗（）、明 210321(2)12(mmmm劈尖薄膜的等厚干涉第11頁(yè)/共24頁(yè)12（適于平行光垂直入射）（適于平行光垂直入射）(1).(1). 當(dāng)有半波損失時(shí)，在劈棱當(dāng)有半波損失時(shí)，在劈棱 處為暗紋，處為暗紋， 否則為一亮紋；否則為一亮紋；(2).(2). 干涉條紋是平行于棱邊的直條紋干涉條紋是平行于棱邊的直條紋(3).(3). 相鄰明（暗）紋間距相鄰明（暗）紋間距0hne2(4). 楔角愈小，干涉條紋分布就愈稀疏楔角愈小，干涉條紋分布就愈稀疏等厚干涉條紋分布的特點(diǎn)：等厚干涉條紋分布的特點(diǎn)：劈尖表面附近形成的是一系列與棱邊平行的、明暗相間劈尖表面附近形成的是一系列與棱邊平行的、明暗相間

7、等距的直條紋。楔角愈小，干涉條紋分布就愈稀疏；當(dāng)?shù)染嗟闹睏l紋。楔角愈小，干涉條紋分布就愈稀疏；當(dāng)用白光照射時(shí)，將看到由劈尖邊緣逐漸分開的彩色直條用白光照射時(shí)，將看到由劈尖邊緣逐漸分開的彩色直條紋。紋。第12頁(yè)/共24頁(yè)13三三. . 等厚條紋的應(yīng)用等厚條紋的應(yīng)用劈尖的應(yīng)用劈尖的應(yīng)用ne2測(cè)波長(zhǎng)：測(cè)波長(zhǎng)：測(cè)折射率：測(cè)折射率：測(cè)細(xì)小直徑、厚度、微小變化測(cè)細(xì)小直徑、厚度、微小變化測(cè)表面不平度測(cè)表面不平度等厚干涉型的干涉系統(tǒng)統(tǒng)稱為斐索干涉儀。常用于光學(xué)零件表面質(zhì)量的檢查，按照測(cè)量對(duì)象分為：平面干涉儀和球面干涉儀第13頁(yè)/共24頁(yè)14第14頁(yè)/共24頁(yè)15(1)(1)檢測(cè)待測(cè)平面的平整度檢測(cè)待測(cè)平面的平

8、整度由于同一條紋下的空氣薄膜厚由于同一條紋下的空氣薄膜厚度相同，當(dāng)待測(cè)平面上出現(xiàn)溝度相同，當(dāng)待測(cè)平面上出現(xiàn)溝槽時(shí)條紋向左彎曲。槽時(shí)條紋向左彎曲。待測(cè)平面待測(cè)平面光學(xué)平板玻璃光學(xué)平板玻璃第15頁(yè)/共24頁(yè)16(2).(2).測(cè)量微小物體的厚度測(cè)量微小物體的厚度h將微小物體夾在兩薄玻璃將微小物體夾在兩薄玻璃片間，形成劈尖，用單色片間，形成劈尖，用單色平行光照射。平行光照射。Lh 由由ne2neLh2有有L第16頁(yè)/共24頁(yè)17例如用波長(zhǎng)為例如用波長(zhǎng)為589.3nm589.3nm的鈉黃光垂直照射長(zhǎng)的鈉黃光垂直照射長(zhǎng) L L=20mm =20mm 的的空氣劈尖，測(cè)得條紋間距為空氣劈尖，測(cè)得條紋間距為m

9、1018.14neLh24391018.121020103 .589m1055第17頁(yè)/共24頁(yè)18(3). (3). 測(cè)量微小角測(cè)量微小角度度. . 例題例題 折射率為折射率為n n=1.60=1.60的兩塊平面玻璃板之間形成一空氣劈的兩塊平面玻璃板之間形成一空氣劈尖，用波長(zhǎng)尖，用波長(zhǎng)=600nm=600nm的單色光垂直照射，產(chǎn)生等厚干涉條紋，的單色光垂直照射，產(chǎn)生等厚干涉條紋，若在劈尖內(nèi)充滿若在劈尖內(nèi)充滿n n=1.40=1.40的液體，相鄰明紋間距縮小的液體，相鄰明紋間距縮小l l=0.5mm=0.5mm，求劈尖角求劈尖角。 nnlnl22222211)n(ll11221)11 (2nl

10、rad41072. 1解：解：設(shè)空氣劈尖時(shí)相鄰明紋間距為設(shè)空氣劈尖時(shí)相鄰明紋間距為l l1 1，液體劈尖時(shí)相鄰明紋，液體劈尖時(shí)相鄰明紋間距為間距為l l2 2，由間距公式，由間距公式第18頁(yè)/共24頁(yè)19(4) (4) 測(cè)量微小位移測(cè)量微小位移厚度每改變厚度每改變/2n/2n條紋平移一條條紋平移一條(5)(5)測(cè)介質(zhì)折射率測(cè)介質(zhì)折射率21lnl22第19頁(yè)/共24頁(yè)20例例 用等厚干涉法測(cè)細(xì)絲的直徑用等厚干涉法測(cè)細(xì)絲的直徑d d。取兩塊表面平整的取兩塊表面平整的玻璃板，左邊棱迭合在一起，將待測(cè)細(xì)絲塞到右棱邊間隙玻璃板，左邊棱迭合在一起，將待測(cè)細(xì)絲塞到右棱邊間隙處，形成一空氣劈尖。用波長(zhǎng)處，形成

11、一空氣劈尖。用波長(zhǎng) 0 0的單色光垂直照射，得等的單色光垂直照射，得等厚干涉條紋，測(cè)得相鄰明紋間距為厚干涉條紋，測(cè)得相鄰明紋間距為 L L，玻璃板長(zhǎng)玻璃板長(zhǎng)L L0 0，求細(xì)求細(xì)絲的直徑。絲的直徑。解：相鄰明紋的高度差解：相鄰明紋的高度差2200ne sin20L sin0Ldlldldl 2 2000 d第20頁(yè)/共24頁(yè)21例例在半導(dǎo)體器件生產(chǎn)中，為測(cè)定硅片上的在半導(dǎo)體器件生產(chǎn)中，為測(cè)定硅片上的Si0Si02 2薄膜厚薄膜厚度，將薄膜一側(cè)腐蝕成劈尖形狀，如圖。用鈉黃光從空度，將薄膜一側(cè)腐蝕成劈尖形狀，如圖。用鈉黃光從空氣中垂直照射到氣中垂直照射到Si0Si02 2表面上，在垂直方向上觀察表面上，在垂直方向上觀察Si0Si02 2劈尖劈尖膜的反射光干涉條紋，看到有膜的反射光干涉條紋，看到有七條七條暗紋，暗紋，第七條恰位于第七條恰位于N N處處，問(wèn)薄膜的厚度？，問(wèn)薄膜的厚度？解：解：4 . 3nsi3 5 . 1nsio22 MN相鄰暗紋間的膜厚之差相鄰暗紋間的膜厚之差2n2e 明、暗紋間的膜厚之差明、暗紋間的膜厚之差2n4e 故：故：12768n4n26e22 第21頁(yè)/共24頁(yè)22 （6）測(cè)凸透鏡的曲率半徑RhRr