復(fù)習(xí)課件及試題物理下2015波動(dòng)光學(xué)0311

1、University PhysicsXian Jiaotong UniversityZhongfeng Xu11 / 10 / 2015 薄膜的等傾干涉明紋暗紋例: 波長550nm黃綠光對(duì)人眼和照像底片最敏感。要使照像機(jī)對(duì)此波長反射小，可在照像機(jī)鏡頭上鍍一層氟化鎂MgF2薄膜，已知氟化鎂的折射率 ，玻璃的折射率解： 兩條反射光干涉相消條件 增透膜的最小厚度 求：氟化鎂薄膜的最小厚度。增反膜 比玻璃的折射率大 High reflecting film薄膜光學(xué)厚度仍為，但膜層折射率 n一平面單色光波垂直照射在厚度均勻的薄油膜上，油膜覆蓋在玻璃板上，所用光源波長連續(xù)變化，觀察到500nm和700nm

2、這兩個(gè)波長的光在反射中消失。油的折射率為1.30，玻璃的折射率為1.50解 根據(jù)題意，總的半波損失 無，暗紋的條件為 例求 油膜的最小厚度 例求觀察 n=1.33 的薄油膜的反射光，它呈波長為 500 nm的綠光，且這時(shí)法線和視線夾角 i=45o（1）膜的最小厚度（2）若垂直觀察，此膜呈何種顏色ei解（1）綠光干涉相長(2)垂直觀察深黃色二、等厚干涉 （薄膜厚度不均勻）光束 1光束 221表面上發(fā)生干涉 兩條相干光線的光程差 設(shè)入射光垂直于上表面，故厚度相同處，光程差相同Equal thickness interference 分析(1) 同一厚度 e 對(duì)應(yīng)同一級(jí)等厚條紋 典型等厚干涉 劈尖干

3、涉 兩相鄰明條紋對(duì)應(yīng)的空氣層厚度差為 兩相鄰明條紋對(duì)應(yīng)的介質(zhì)層厚度差為 明紋暗紋 明（或暗）條紋間距 (2) 等厚干涉（Equal thickness fringes）的應(yīng)用 測波長：已知、n，測 L 可得 測折射率：已知、，測 L 可得 n 測細(xì)小直徑 D 、厚度、微小變化測量細(xì)的金屬絲直徑D (空氣劈尖)用讀數(shù)顯微鏡測出干涉明條紋的間距，就可以算出D。已知: 單色光波長為589.3 nm，測量結(jié)果是：金屬絲與劈尖頂點(diǎn)距離L=28.88 mm，第1條暗條紋到第31條暗條紋的距離為4.295 mm解 例D例：半導(dǎo)體生產(chǎn)中，為測定硅片上薄膜的厚度，已知當(dāng)用光入射時(shí)，薄膜上觀測到 7 條暗紋，求薄

4、膜厚度。解：已知相鄰暗紋對(duì)應(yīng)的厚度為 檢測表面平整度（極小的凹凸不平）例：如圖示的等厚干涉條紋工件表面？(3) 牛頓環(huán)（1665）玻璃平板與平凸透鏡之間，形成空氣薄層。Newton ring相干光程差：明紋 暗紋 干涉條紋的半徑 （空氣層的折射率近似為1） 討論 干涉條紋特征： 牛頓環(huán)與等傾條紋都是內(nèi)疏外密的圓環(huán)形條紋，而牛頓環(huán)的環(huán)紋級(jí)次由環(huán)心向外遞增。 膜層厚度減少時(shí)，牛頓環(huán)的環(huán)紋向外擴(kuò)張，等傾條紋則相反。 測球面透鏡的曲率半徑 R 測波長： 檢測透鏡的表面曲率半徑 中央暗紋, 透射條紋與反射條紋相反 樣板待測透鏡已知, 測 N、rk+N、rk，可得 R。 已知 R，測出 N、 rk+N、r

5、k， 可得 樣板待測透鏡例求一個(gè)折射率 的平凸透鏡，球面半徑為R ，放在折射率 ， 的兩種矩形平板玻璃上，設(shè)波長為 的單色光正入射（1）在透鏡和平板玻璃間為空氣時(shí)，第 k 級(jí)牛頓環(huán)(明紋)的半徑（2）在透鏡和平板玻璃間充滿 的透明液體，牛頓環(huán)如何Rrd解（1）（2）右邊左邊三、 邁克耳遜干涉儀 1880年，邁克耳遜 （A. Michelson）創(chuàng)建了一種干涉儀（interferometer），用分振幅方法產(chǎn)生雙光束干涉。1. 儀器基本結(jié)構(gòu)和原理(2)(1)d(2)(1) 分光板 補(bǔ)償板光束 (1) 和 (2) 發(fā)生干涉(1) 當(dāng)?shù)葍A干涉移動(dòng)P 探測器(2 ) 當(dāng)不垂直等厚干涉優(yōu)點(diǎn)：將相干光完全分開2. 相干長度與光的時(shí)間相干性 （temporal coherence）波列 a光程為光程為相干長度由傅立葉分析可知：結(jié)論：時(shí)間相干性好白光光源納光