大學(xué)物理課件：第12章 光學(xué)2

1、12.5 薄膜干涉薄膜干涉 介質(zhì)薄膜受到照明時(shí)而產(chǎn)生的干涉現(xiàn)象，稱為薄膜干涉。計(jì)算光程差n1n2 n1n2e123QPabcd薄膜干涉條件：加強(qiáng)：考慮到半波損失：減弱： 1.由于薄膜厚度均勻，光程差由入射角確定，對(duì)于同一級(jí)條紋具有相同的傾角，因此稱為等傾干涉條紋。3.是否要考慮半波損失看具體情況而定。討論2.對(duì)于透射光，與反射光的干涉條紋形成互補(bǔ)。SLM觀察屏薄膜等傾干涉條紋的實(shí)驗(yàn)裝置 條紋特點(diǎn) 形狀：同心圓環(huán)條紋間隔分布：內(nèi)疏外密條紋級(jí)次分布：e一定時(shí)，膜厚變化時(shí)，條紋的移動(dòng)：波長(zhǎng)對(duì)條紋的影響：k一定時(shí)，k，e一定時(shí)，中央級(jí)次高，邊緣級(jí)次低條紋由中央冒出（1）增透膜（低膜）（如照相機(jī)鏡頭）空

2、氣玻璃增透膜與高反膜所以反射減弱時(shí)，透射加強(qiáng)，故有膜的光學(xué)厚度為（2）高反射膜(HLHLH) 反射鏡表面交替鍍上光學(xué)厚度均為/4的高折射率ZnS膜和低折射率的MgF2膜，形成多層高反射膜。例12-3如用白光垂直入射到空氣中厚為320 nm的肥皂膜上（其折射率n1=1.33），問(wèn)肥皂膜呈現(xiàn)什么色彩？解：黃光！取 k = 1，2，3代入上式，分別得 紅外線紫外線例12-4平面單色光垂直照射在厚度均勻的油膜上，油膜覆蓋在玻璃板上。所用光源波長(zhǎng)可以連續(xù)變化，觀察到500 nm與700 nm波長(zhǎng)的光在反射中消失。油膜的折射率為1.30，玻璃折射率為1.50，求油膜的厚度。解： n1n2平行光照射到表面平

3、整、厚度不均勻的薄膜上產(chǎn)生的干涉條紋。薄膜厚度e 相同之處對(duì)應(yīng)于同一級(jí)條紋，因此稱為等厚干涉條紋。光線垂直入射時(shí)：明紋暗紋等厚干涉劈尖干涉 當(dāng)光垂直入射到劈尖上，考慮到半波損失，光程差為反射光產(chǎn)生干涉的條件為1.條紋形狀 ：e相同處，相同，形成平行于棱邊明暗相間的直條紋等厚干涉條紋。3.相鄰明或暗條紋處的厚度差： 條紋特點(diǎn) 2.劈尖棱邊：暗條紋（四）相鄰明或暗條紋的間距（1)微小直徑測(cè)量（2）薄膜厚度測(cè)定（3）光學(xué)元件表面檢查劈尖膜干涉的應(yīng)用例12-5為了測(cè)量金屬細(xì)絲的直徑，把金屬絲夾在兩塊平玻璃之間，形成劈尖，如圖所示，如用單色光垂直照射 ，就得到等厚干涉條紋。測(cè)出干涉條紋的間距，就可以算出

4、金屬絲的直徑。某次的測(cè)量結(jié)果為：?jiǎn)紊獾牟ㄩL(zhǎng) =589.3 nm金屬絲與劈間頂點(diǎn)間的距離L=28.880 mm，30條明紋間的距離為4.295 mm,求金屬絲的直徑D？ 解： 相鄰兩條明紋間的間距 例12-6利用空氣劈尖的等厚干涉條紋可以測(cè)量精密加工工件表面極小紋路的深度。在工件表面上放一平板玻璃使其間形成空氣劈尖，以單色光垂直照射玻璃表面，由于工件表面不平，觀察到干涉條紋如圖。試根據(jù)紋路彎曲的方向，說(shuō)明工件表面上紋路是凹的還是凸的，并證明紋路深度為平板玻璃工件解：由分析知：紋路是凹的，因?yàn)樗耘ｎD環(huán)在厚度為e處，光程差為所以得eRrO由幾何關(guān)系得因?yàn)镽e ，所以eRrO由干涉條件：得牛頓環(huán)半徑為中心為暗斑，非均勻分布內(nèi)疏外密的同心圓環(huán)。 應(yīng)用： （1）在實(shí)驗(yàn)室中測(cè)量入射光的波長(zhǎng)，或平凸玻璃的曲率半徑R。（2）檢查透鏡的質(zhì)量例12-7用鈉燈（ = 5893A）觀察牛頓環(huán)，看到第k條暗環(huán)的半徑為r = 4mm，第k+5條暗環(huán)半徑r = 6mm，求所用平凸透鏡的曲率半徑R。解：聯(lián)立求解：邁克耳遜干涉儀G2G1例12-8當(dāng)