平板雙光束干涉

1、分析與新內(nèi)容的引出分析與新內(nèi)容的引出OxyzP(x,y,D)dS1r2r1S2SyxD Lm LC B Ln O M1 M2 M2 S P 1條件與問題條件與問題 cb臨界寬度1S20 xebclDxS120d第四節(jié)第四節(jié) 平板的雙光束干涉平板的雙光束干涉一、干涉條紋的定域一、干涉條紋的定域二、平行平板產(chǎn)生的等傾干涉二、平行平板產(chǎn)生的等傾干涉2.12.1光程差計算；光程差計算； 2.2 2.2 平板干涉裝置；平板干涉裝置；2.3 2.3 條紋分析條紋分析三、鍥形平板產(chǎn)生的等厚干涉三、鍥形平板產(chǎn)生的等厚干涉3.13.1定域面的位置和定域深度；定域面的位置和定域深度； 3.2 3.2 鍥形板產(chǎn)生的

2、等厚條紋；鍥形板產(chǎn)生的等厚條紋； 鍥形板的光程差計算；鍥形板的形成的條紋的發(fā)布鍥形板的光程差計算；鍥形板的形成的條紋的發(fā)布及性質(zhì)；鍥形板兩條紋間厚度變化；鍥形板鍥角計算及性質(zhì)；鍥形板兩條紋間厚度變化；鍥形板鍥角計算四、斐索干涉儀和邁克耳遜干涉儀（自學(xué)）四、斐索干涉儀和邁克耳遜干涉儀（自學(xué)）一、干涉條紋的定域一、干涉條紋的定域SS1S2PM1M2n點(diǎn)光源產(chǎn)生的非定域干涉單單色色點(diǎn)點(diǎn)光光源源擴(kuò)擴(kuò)展展光光源源非定域非定域定域定域條紋定域：能夠得到清晰干涉條紋的區(qū)域。條紋定域：能夠得到清晰干涉條紋的區(qū)域。非定域條紋非定域條紋：在空間在空間任何任何區(qū)域都能得到的干涉條紋。單色點(diǎn)光區(qū)域都能得到的干涉條紋。

3、單色點(diǎn)光源源-非定域干涉。非定域干涉。定域條紋定域條紋：只在空間只在空間某些確定某些確定的區(qū)域產(chǎn)生的干涉條紋。的區(qū)域產(chǎn)生的干涉條紋。擴(kuò)展光源擴(kuò)展光源 -定域干涉。定域干涉是和擴(kuò)展光源的使用聯(lián)系定域干涉。定域干涉是和擴(kuò)展光源的使用聯(lián)系在一起的，其本質(zhì)是空間相關(guān)性的問題。在一起的，其本質(zhì)是空間相關(guān)性的問題。焦平焦平面面FSPb)SPa)SPc)三、楔形平板產(chǎn)生的等厚干涉（三、楔形平板產(chǎn)生的等厚干涉（ Interference of equal Interference of equal thicknessthickness）1）定域面的位置由）定域面的位置由 0確定，即為同一條入射光線，確定，即為

4、同一條入射光線，或平行光線?；蚱叫泄饩€。2）光源與楔板位置不同時的定域面位置，即經(jīng)過兩發(fā)）光源與楔板位置不同時的定域面位置，即經(jīng)過兩發(fā)射面的交點(diǎn)位置。射面的交點(diǎn)位置。用擴(kuò)展光源時楔行平板產(chǎn)生的定域條紋用擴(kuò)展光源時楔行平板產(chǎn)生的定域條紋a)定域面在板上方定域面在板上方b) 定域面在板內(nèi)定域面在板內(nèi)c) 定域面在板下方定域面在板下方2.1 定域面的位置和定域深度定域面的位置和定域深度每個同學(xué)化每個同學(xué)化5分鐘自己看書分鐘自己看書 p.349二、平行平板產(chǎn)生的等傾干涉，二、平行平板產(chǎn)生的等傾干涉，重點(diǎn)重點(diǎn) 圖圖12-13 ，公式（公式（12-32）公式（公式（12-33）二、平行平板二、平行平板 (

5、Plane-Parallel Plates) 產(chǎn)生的等傾干涉產(chǎn)生的等傾干涉 （Interference of equal inclination） 2cos2 2nh2cos2 nhNo No No No 2cos2 2nh2cos2 nh注意介質(zhì)注意介質(zhì)發(fā)布！在發(fā)布！在做習(xí)題是做習(xí)題是尤為要注尤為要注意！意！平行平板反射與折射位相變換的四種可能情況。平行平板反射與折射位相變換的四種可能情況。二、平行平板二、平行平板 產(chǎn)生的等傾干涉產(chǎn)生的等傾干涉 習(xí)題冊習(xí)題冊P.110)cos(2 2121kIIIII雙光束干涉：2.1 光程差計算光程差計算2coshBCABANnBCABn 其中：21121

6、 2sinnsinnsinhtgsinACANnn2222222cossin12cossin2cos2nhnhnh 22221 2cos 2sin22nhhnn 或： phase changeNo phase change12二、平行平板二、平行平板 產(chǎn)生的等傾干涉產(chǎn)生的等傾干涉 )(cos4)22(cos42cos4)cos(2 2020200212121IIKIIIIIkIIIII當(dāng)雙光束干涉：二、平行平板二、平行平板 產(chǎn)生的等傾干涉產(chǎn)生的等傾干涉 得暗條紋得亮條紋0)cos(1)cos()(cos4)22(cos42cos4202020IIKII,.3 , 2 , 1 , 0)21(2c

7、os22cos222mmnhmnh為暗條紋為亮條紋2.2 條紋亮條紋亮暗分布分析暗分布分析2.3 2.3 條紋分析條紋分析最高級次條紋分布分析最高級次條紋分布分析,.3 , 2 , 1 , 0)21(2cos22cos222mmnhmnh為暗條紋為亮條紋最大！中心位置的條紋的級次即在同心圓干涉圖像的處即最大干涉級次在），（最大獲得的條件是：條紋干涉級次020020200900 m 條紋中心為最條紋中心為最高干涉級次。高干涉級次。級次。中心條紋光程差與干涉中心0m22nh表明：表明：等傾干涉最高級次在中心，但等傾干涉最高級次在中心，但不一定不一定是亮條紋是亮條紋，可能正好是亮條紋中心，可能是，可

8、能正好是亮條紋中心，可能是暗條紋中心，也可能是亮條紋與暗條紋之間暗條紋中心，也可能是亮條紋與暗條紋之間的位置。的位置。心的亮條紋的級次。是正整數(shù)，是最靠近中中心為暗條紋；中心為亮條紋；，紋！中心條紋不一定是亮條中心1100-2/ 1-0q1,0m22mqqqmmnh2.3 2.3 條紋分析條紋分析最高級次條紋分布分析最高級次條紋分布分析等傾干涉同心圓條紋分析等傾干涉同心圓條紋分析位置位置從中心數(shù)第幾條干從中心數(shù)第幾條干涉條紋涉條紋干涉級次干涉級次明暗情況明暗情況中心中心中心條紋，第中心條紋，第0 0條條m0=m1+qm0=m1+q， 0q10q1， 干涉干涉級次為最高。級次為最高。不一定，不一

9、定，q=oq=o為亮，為亮， q=1/2q=1/2為暗，為暗， q q其它值其它值介于明暗之間介于明暗之間最靠近中心第一最靠近中心第一個亮紋個亮紋第一條亮條紋第一條亮條紋 N=1N=1M1, M1, 是正整數(shù)是正整數(shù)亮條紋亮條紋離中心第離中心第N N個亮紋個亮紋第第N N條亮條紋條亮條紋 N=NN=Nm1-(N-1)m1-(N-1) 亮條紋亮條紋2.3 2.3 條紋分析條紋分析在在擴(kuò)展光源擴(kuò)展光源上，上，不同不同的點(diǎn)發(fā)出的的點(diǎn)發(fā)出的同傾角同傾角的光線，經(jīng)平行平板發(fā)光的光線，經(jīng)平行平板發(fā)光后，聚焦于具有相同光程差的后，聚焦于具有相同光程差的p點(diǎn)。點(diǎn)。p點(diǎn)處的不同組條紋沒有位點(diǎn)處的不同組條紋沒有位

10、移，有很好的可見度和條紋亮度。移，有很好的可見度和條紋亮度。2.3 2.3 條紋分析條紋分析干涉條紋為同心圓環(huán)。涉條紋，稱為等傾干涉相同，為一條干相同，只要的函數(shù)，變化，條紋是隨）（ 1222 書書P.350 圖圖12-14擴(kuò)展擴(kuò)展光源光源2.3.1 2.3.1 條紋分析：條紋分析： 等傾干涉圓條紋的等傾干涉圓條紋的角半徑角半徑角半徑為：從中央向外數(shù)，第N個亮條紋（圓條紋）的干涉級次表示為m1-(N -1)，其角半徑記為 ，即圓條紋半徑對透鏡中心的張角。條紋半徑對透鏡中心的張角。與其相應(yīng) ，即產(chǎn)生第N級條紋的折射光線的折射角記為，滿足N1N2 1)- (N-m(2cos2 2cos2 122N

11、NnhmnhqNhnnN111說明平板厚度說明平板厚度h h越大，條紋張角半越大，條紋張角半徑越小，條紋越密，條紋間距越小。徑越小，條紋越密，條紋間距越小。NNfR11區(qū)別與條紋間距！區(qū)別與條紋間距！22222sin2 , 1 sin2 2cos2 4nhdmdmdmdnhdmnh則有：相鄰條紋光程與條紋級數(shù)紋之間的空間間隔）條紋間隔，指相鄰條（中央條紋間中央條紋間隔寬，邊緣隔寬，邊緣條間隔紋窄條間隔紋窄。2121 nddn將變成 ：（5）反射光條紋和）反射光條紋和透射光條紋互補(bǔ)。透射光條紋互補(bǔ)。NNfehhnnhnnd條紋的直線間距對透鏡中心張角的差為級條紋級條紋與第第N2 12 12,1-

12、NN,sin2三、楔形平板產(chǎn)生的等厚干涉（三、楔形平板產(chǎn)生的等厚干涉（ Interference of equal Interference of equal thicknessthickness）兩個兩個不平行面的不平行面的分振幅干涉，稱為分振幅干涉，稱為鍥形平板鍥形平板的的干涉。有定域干涉和非定域干涉問題。干涉。有定域干涉和非定域干涉問題。在使用擴(kuò)展光源情況下，產(chǎn)生定域干涉，其定在使用擴(kuò)展光源情況下，產(chǎn)生定域干涉，其定域面的求法以及定域區(qū)的深度較等傾干涉復(fù)雜。域面的求法以及定域區(qū)的深度較等傾干涉復(fù)雜。2.1 定域面的位置和定域深度定域面的位置和定域深度自學(xué)，自學(xué)，P.352 )( APnC

13、PnBCABn2.2.1 鍥形板的光程差計算2ACSPB=01 n nnnnn2 21 13.2 鍥形板產(chǎn)生的等厚條紋鍥形板產(chǎn)生的等厚條紋22 2cos2 2nhnh垂直入射時：用平行平板公式近似：垂直垂直入射時，光程差是厚度入射時，光程差是厚度 h 的函數(shù)，的函數(shù)，在同一厚度的位置形成同一級條紋。在同一厚度的位置形成同一級條紋。23L、實驗裝置：透鏡 的作用，在成像面上觀察。fll111 圖中：3.2.1 鍥形板的光程差計算鍥形板的光程差計算實際結(jié)算很困難，因此用平實際結(jié)算很困難，因此用平行平板公式近似。行平板公式近似。這里計算出的這里計算出的h 不是一不是一個數(shù)，對應(yīng)不同的厚度個數(shù)，對應(yīng)不

14、同的厚度值值。運(yùn)用了微分處理的思想！運(yùn)用了微分處理的思想！入手。分析條紋從決定的，注意條紋是由條紋分布及性質(zhì) :hh212222mnhmnh暗條紋：亮條紋：（1）對于折射率均勻的楔形平板，條紋平行于楔棱3.2.2 鍥形板的形成的條紋的發(fā)布及性質(zhì)鍥形板的形成的條紋的發(fā)布及性質(zhì)垂直垂直入射時，入射時，222212nhmn hmhmnmhn 即3.2.3 鍥形板兩條紋間厚度變化鍥形板兩條紋間厚度變化求導(dǎo)求導(dǎo)aeeenHeemmeneeh2,2:aa此時高度變化為：為：則對應(yīng)的為如果條紋的橫向偏移量時若平板鍥角為3.2.4 鍥形板的鍥角計算鍥形板的鍥角計算應(yīng)用實例應(yīng)用實例用劈形膜干涉方法可檢驗工件表面的平整度。圖為工件表面不平整時的干涉條紋。Homework(12-4)全體選課學(xué)生完成的作業(yè)全體選課學(xué)生完成的作業(yè)書本， P.375 第 11 題 & 第1 4 題 1. An oil film (n=1.47, thickness 0.12m) rests on a pool of water. If light strikes the film at an angle of 60o, what is the wavelength refl