薄膜干涉一——等厚條紋ppt課件

1、第三第三章章 干涉干涉3 3 薄膜干涉一薄膜干涉一等厚條等厚條紋紋一一 薄膜干涉概述薄膜干涉概述相干光的產(chǎn)生相干光的產(chǎn)生波陣面分割法波陣面分割法*光源光源1s2s振幅分割法振幅分割法獲相干光獲相干光波振面分割法波振面分割法楊氏雙縫楊氏雙縫菲涅爾雙鏡菲涅爾雙鏡勞埃德鏡勞埃德鏡振幅分割法振幅分割法薄膜干涉薄膜干涉劈尖干涉劈尖干涉牛頓環(huán)干涉牛頓環(huán)干涉第三第三章章 干涉干涉3 3 薄膜干涉一薄膜干涉一等厚條等厚條紋紋（1分振幅干涉分振幅干涉透明介質(zhì)分界面多次反射光透明介質(zhì)分界面多次反射光或多次透射光之間的干涉或多次透射光之間的干涉（2干涉的空間區(qū)域干涉的空間區(qū)域薄膜上下表面的廣闊交疊區(qū)薄膜上下表面的廣

2、闊交疊區(qū)域里都能發(fā)生干涉域里都能發(fā)生干涉（3觀察條紋的方法觀察條紋的方法屏幕接收、光具組成像或眼睛直接觀察屏幕接收、光具組成像或眼睛直接觀察（4薄膜干涉的分類：薄膜干涉的分類：等傾條紋等傾條紋等厚條紋等厚條紋第三第三章章 干涉干涉3 3 薄膜干涉一薄膜干涉一等厚條等厚條紋紋二二 薄膜表面的等厚條紋薄膜表面的等厚條紋n1n2nhPACQ1iiB( )()()()()()()()L PQABPQPQAQPABPCPABP ( )2cosL Pnhi（3有無半波損失只影響條紋的絕對級次，不影響條有無半波損失只影響條紋的絕對級次，不影響條紋的形狀、間隔和反襯度。紋的形狀、間隔和反襯度。（2滿足滿足 或

3、或 時有半波損失。時有半波損失。12nn n 12nn n （1） 是折射角，不是入射角。是折射角，不是入射角。i留意：留意：第三第三章章 干涉干涉3 3 薄膜干涉一薄膜干涉一等厚條等厚條紋紋( )2cosL Pnhi相干極大相干極大相干極小相干極小k1()2kh 相干極大相干極大相干極小相干極小2 coskni(21)4 coskni留意：留意： （1實際討論中最多的是正入射即實際討論中最多的是正入射即0i 沒有半波損失時：沒有半波損失時：( )2L Pnh2hn （2薄膜上厚度相等的各點的軌跡稱為等厚線薄膜上厚度相等的各點的軌跡稱為等厚線干干涉條紋沿著等厚線分布，稱為等厚干涉條紋涉條紋沿著

4、等厚線分布，稱為等厚干涉條紋.第三第三章章 干涉干涉3 3 薄膜干涉一薄膜干涉一等厚條等厚條紋紋三三 運用一）運用一）劈形薄膜的等厚條紋劈形薄膜的等厚條紋2hn 相鄰等厚條紋對應(yīng)的厚度差相鄰等厚條紋對應(yīng)的厚度差2hxn x2hxn 劈形空氣薄膜劈形空氣薄膜1n 1等厚條紋的形狀、走向和間隔等厚條紋的形狀、走向和間隔第三第三章章 干涉干涉3 3 薄膜干涉一薄膜干涉一等厚條等厚條紋紋測量楔角和細絲的直徑測量楔角和細絲的直徑2楔形薄膜的應(yīng)用楔形薄膜的應(yīng)用Ln1nDnn 1/2bb2DLLb2,1nb測薄膜厚度測薄膜厚度12nNeise1n2n2ios第三第三章章 干涉干涉3 3 薄膜干涉一薄膜干涉一

5、等厚條等厚條紋紋檢測平板玻璃表面的光潔度檢測平板玻璃表面的光潔度判斷平板平移方向和平移量判斷平板平移方向和平移量干涉條紋的移動干涉條紋的移動檢測楔形薄膜交楞的位置檢測楔形薄膜交楞的位置第三第三章章 干涉干涉3 3 薄膜干涉一薄膜干涉一等厚條等厚條紋紋被檢體被檢體被檢體被檢體0ll干涉膨脹儀干涉膨脹儀2Nl 第三第三章章 干涉干涉3 3 薄膜干涉一薄膜干涉一等厚條等厚條紋紋Lnb解解nb253. 1m104 . 21082m1089. 5357nbn2 例例 1 有一玻璃劈尖有一玻璃劈尖 , 放在空氣中放在空氣中 , 劈尖夾劈尖夾角角, 用波長用波長 的單色光垂直的單色光垂直入射時入射時 , 測

6、得干涉條紋的寬度測得干涉條紋的寬度 , 求求 這玻這玻璃的璃的 折射率折射率.rad1085nm589mm4 . 2b第三第三章章 干涉干涉3 3 薄膜干涉一薄膜干涉一等厚條等厚條紋紋牛頓環(huán)實驗裝置牛頓環(huán)實驗裝置顯微鏡顯微鏡SLRrd M半透半透半反鏡半反鏡T四四 運用二）運用二）牛頓環(huán)牛頓環(huán)牛頓環(huán)干涉圖樣牛頓環(huán)干涉圖樣第三第三章章 干涉干涉3 3 薄膜干涉一薄膜干涉一等厚條等厚條紋紋d由一平板玻璃和一平凸透鏡組成由一平板玻璃和一平凸透鏡組成光光程程差差22d), 2 , 1(kk明環(huán)明環(huán)(21)(0,1,)2kk暗環(huán)暗環(huán)1 1明環(huán)半徑和暗環(huán)半徑明環(huán)半徑和暗環(huán)半徑第三第三章章 干涉干涉3 3

7、薄膜干涉一薄膜干涉一等厚條等厚條紋紋R22d), 2 , 1(kk明明環(huán)環(huán)(21)(0,1,)2kk暗暗環(huán)環(huán)rd), 2 , 1 , 0(k暗環(huán)半徑暗環(huán)半徑明環(huán)半徑明環(huán)半徑), 3 , 2 , 1(k1()2rkRrk R22222)(ddRdRRr20Rdd，2rdR 第三第三章章 干涉干涉3 3 薄膜干涉一薄膜干涉一等厚條等厚條紋紋2 2牛頓環(huán)的特點牛頓環(huán)的特點中心條紋的級次低，邊緣條紋級次高；中心條紋的級次低，邊緣條紋級次高；中心條紋稀疏，邊緣條紋中心條紋稀疏，邊緣條紋密集；密集；1()kkrr11()2kRrkk（空氣牛頓環(huán)中心點是暗點；（空氣牛頓環(huán)中心點是暗點；空氣層厚度變化，空氣層

8、厚度變化，干涉條紋間隔不變。干涉條紋間隔不變。 與與 無關(guān)無關(guān)12kRrkkhkRrn若非空氣牛頓環(huán)，空隙是折射率是若非空氣牛頓環(huán)，空隙是折射率是 的介質(zhì)，則公式變?yōu)橐园淡h(huán)為例）的介質(zhì)，則公式變?yōu)橐园淡h(huán)為例）n第三第三章章 干涉干涉3 3 薄膜干涉一薄膜干涉一等厚條等厚條紋紋Rr測量透鏡的曲率半徑測量透鏡的曲率半徑kRrk2Rmkrmk)(2mrrRkmk22r23 3牛頓環(huán)的應(yīng)用牛頓環(huán)的應(yīng)用第三第三章章 干涉干涉3 3 薄膜干涉一薄膜干涉一等厚條等厚條紋紋檢測工件曲率半徑檢測工件曲率半徑擴展擴展收縮收縮第三第三章章 干涉干涉3 3 薄膜干涉一薄膜干涉一等厚條等厚條紋紋2n3n321nnn1n

9、nn一定要注意：半波損失需具體問題具體分析一定要注意：半波損失需具體問題具體分析第三第三章章 干涉干涉3 3 薄膜干涉一薄膜干涉一等厚條等厚條紋紋 例例2 平凸透鏡平凸透鏡 充以充以 的液體，若以單色光垂直照射，測得右的液體，若以單色光垂直照射，測得右邊邊 級亮紋的半徑級亮紋的半徑 ，右邊，右邊 級亮條紋級亮條紋的半徑的半徑 ，試求，試求1） 的值，（的值，（2左邊觀左邊觀察情況如何察情況如何10mR1341.50,1.75,nnn21.65n j56mmjr4mmjr 5j1n2n2n3n4n解：解：222rrdRdR2222jrnjR2522(5)2jrnjR648nm形成亮條紋形成亮條紋

10、的光程差的光程差第三第三章章 干涉干涉3 3 薄膜干涉一薄膜干涉一等厚條等厚條紋紋SL1n2nh 例例3 如圖所示為測量油膜折射率的實驗裝置如圖所示為測量油膜折射率的實驗裝置 , 在在平面玻璃片平面玻璃片G上放一油滴，并展開成圓形油膜，在波上放一油滴，并展開成圓形油膜，在波長長 的單色光垂直入射下，從反射光中可的單色光垂直入射下，從反射光中可觀察到油膜所形成的干涉條紋觀察到油膜所形成的干涉條紋 . 已知玻璃的折射率，已知玻璃的折射率，50. 11n20. 12nnm100 . 82hnm600 問：當油膜中問：當油膜中心最高點與玻璃片的上表心最高點與玻璃片的上表面相距面相距 時，時，干涉條紋如

11、何分布？可見干涉條紋如何分布？可見明紋的條數(shù)及明紋所在處明紋的條數(shù)及明紋所在處的膜厚的膜厚 ? 中心點的明暗程中心點的明暗程度如何度如何 ? , 油膜的折射率油膜的折射率G第三第三章章 干涉干涉3 3 薄膜干涉一薄膜干涉一等厚條等厚條紋紋解解 1條紋為同心圓條紋為同心圓22nkdk, 2 , 1 , 0k油膜邊緣油膜邊緣0, 00dk明紋明紋kdnk22明紋明紋hrRodnm250, 11dknm500,22dk1n2n11.50n 21.20n 第三第三章章 干涉干涉3 3 薄膜干涉一薄膜干涉一等厚條等厚條紋紋rRohdnm750, 33dknm1000,44dk 由于由于 故可觀察到四條明紋故可觀察到四條明紋 .nm100 .82h第三第三章章 干涉干涉3 3 薄膜干涉一薄膜干涉一等厚條等厚條紋紋六六 薄膜的顏色薄膜的顏色 增透膜和高反射膜增透膜和高反射膜1 1薄膜干涉圖樣：鏡片上鍍的膜、昆蟲翅膀薄膜干涉圖樣：鏡片上鍍的膜、昆蟲翅膀2 2在玻璃上鍍膜的目的：使其上、下表面對某種色在玻璃上鍍膜的目的：使其上、下表面對某種色光的反射光產(chǎn)生相消干涉，其結(jié)果是減少了該光的光的反射光產(chǎn)生相消干涉，其結(jié)果是減少了該光的反射，增加了它的透射。反射，增加了它的透射。第三第三章章 干涉干涉3 3 薄膜干涉一薄膜干涉一等厚條等厚條紋紋3 3增透膜厚度的計算增透膜厚度的計算利用薄膜干涉可以提