高二物理競賽課件：邁克爾遜干涉儀

1、邁克爾遜干涉儀干涉儀測量精細長度：計算通過參考線的干涉條紋數目，或相關的部分條紋多層高反射膜HLZnSMgF2HLZnSMgF2 在玻璃上交替鍍上光學厚度均為/4的高折射率ZnS膜和低折射率的MgF2膜，形成多層高反射膜。膜厚條件解題知識點：干涉 1、干涉效應2、相長干涉： 同相，兩列波振幅相互疊加形成更大振幅。 波程差相差一個完整波長或任意整數倍波長。 3、相消干涉： 反相，兩列波振幅反相疊加形成更小振幅。 波程差相差一個半波長或任意整數倍半波長。 4、半波損失： 額外半個波長的相位偏移發(fā)生在入射光從折射率小的媒介垂直入射到折射率大的媒介。 例題 無反射層光垂直入射到折射率（ ）的玻璃上 ，

2、為了消除波長在空氣中約為 的反射光而采用折射率為 的 的涂層，求解 涂層的厚度是多少？MgF2玻璃n2= 1.38n1 =1.50n0 = 1 解題思路：直接按照上頁解題知識點的概念和步驟進行解題。1、干涉效應：考慮到兩束光線在透鏡涂層的上下表面都有反射，射光線將會發(fā)生干涉。 2、相長干涉：本題要消除反射，所以不考慮相長干涉。 3、相消干涉：為了消除反射，我們需要光線1和光線2相互的相位相差半個周期從而反相引起相消干涉。相位差由光線2經過的波程差決定。 4、半波損失：光線1和2分別從透鏡涂層上下表面反射回來時，都經歷了半個周期的相位改變（在兩個表面上都是折射率變大）。因此，沒有多余的相位偏移發(fā)

3、生。解：凈波程差完全取決于光線2在 涂層里多走的路程凈波程差 等于 ，對應于相消干涉，而光在涂層里的波長為所以即得注：我們也可以令 ，由于要在最寬的角度內發(fā)生相消干涉，通常會選擇最小的厚度。注：只有在可見光特定的波長上才會有完全的相消干涉。比它更長和更短的波長上只會有部分消除。 例題 在玻璃表面鍍上一層 MgF2 薄膜，使波長為 =5500 的綠光全部通過。求：膜的厚度。解：使反射綠光干涉相消 由反射光干涉相消條件取m = 0MgF2玻璃n2= 1.38n1 =1.50n0 = 1 = 2 n2 e =(2m+1) /2= 996()n0 = 1 12n1n2問題：此時反射光呈什么顏色？2n2

4、e=m1=2n2e=8250取 m =12=2n2e/2=4125取m =2反射光呈現紫藍色！由依據： 測表面不平度 測波長：已知、n，測L可得 測折射率：已知、，測L可得n 測細小直徑、厚度、微小變化h待測塊規(guī)標準塊規(guī)平晶等厚條紋待測工件平晶薄膜干涉的應用：2）測膜厚1）干涉膨脹儀空氣 3）檢驗光學元件表面的平整度4）測細絲的直徑 例題 利用空氣劈尖的等厚干涉條紋可以檢測工 件表面存在的極小的加工紋路， 在經過精密加工的工件表面上放一光學平面玻璃，使其間形成空氣劈形膜，用單色光照射玻璃表面，并在顯微鏡下觀察到干涉條紋，abhbahek-1ek如圖所示，試根據干涉條紋的彎曲方向，判斷工件表面是凹的還是凸的；并證明凹凸深度可用下式求得 ：解:如果工件表面是精確的平面,等厚干涉條紋應該是等距離的平行直條紋，現在觀察到的干涉條紋彎向空氣膜的左端。因此，可判斷工件表面是下凹的，如圖所示。由圖中相似直角三角形可: 所以: hbahek-1ekab思考題：條紋彎曲部