干涉的分類和薄膜干涉的分類

1、.實十 牛環(huán)量面曲半一干的類薄干的類干 :滿足一定條件的兩列相干光波相遇疊加，在疊加區(qū)域某些的光振動始終加強(qiáng)， 某些點的光振動始終減弱，即在預(yù)區(qū)域內(nèi)振動強(qiáng)度有穩(wěn)定的空間分干的類1、 相長干預(yù) 兩波重疊時，合成波的振幅大于分波的振幅者，稱為相長干預(yù)或建立性干預(yù)。假設(shè)兩波剛好同相干預(yù)大的振幅相長干預(yù)或完全建立性干 2、消干預(yù)destructive 兩波重疊時，合成波的振幅小于分波的振幅者，稱為相消干預(yù)或破壞性干預(yù)。假設(shè)兩波剛好反相干預(yù)，會產(chǎn)生 小的振幅，稱為完全相消干預(yù)或完全破壞性干預(yù) fully destructive interference薄干的類:等傾干預(yù)和等厚干預(yù)是薄膜干預(yù)兩種典型形式等

2、傾干預(yù) 由薄膜上、下外表反(或折)光束相遇而產(chǎn)生的干預(yù)薄膜通常由厚度很小的 透明介質(zhì)形成泡膜、水上的油膜玻璃間所夾的空氣膜、照相機(jī)鏡頭上所鍍 的介質(zhì)膜等擬簡單的薄膜干預(yù)有兩種等厚干預(yù)是由平行光入射到厚度變 化均勻射率均勻的薄膜上而形成的干預(yù)條紋度一樣的地方形成同條干 預(yù)條紋，故稱等厚干預(yù)環(huán)和楔形平板干預(yù)都屬等厚干預(yù)另一種稱做等傾干預(yù) 同傾角的光入射到折射率均勻平行的薄膜上時一傾角的光經(jīng)上外表反 射()遇形成同一條干預(yù)條紋，不同的干預(yù)明紋或紋對應(yīng)不同的傾角，這種干預(yù) 稱做等傾干預(yù)等傾干預(yù)一般采擴(kuò)展光源，并通過透鏡觀察等干兩塊干凈的玻璃片緊緊壓疊，兩玻璃片間的空氣層就形成空氣薄用水銀燈 或納燈作為

3、光源，就可以觀察到膜干預(yù)現(xiàn)象如果玻璃內(nèi)外表不很平，所夾空氣層厚度 不均勻，觀察到的將是一些不規(guī)么的等厚干預(yù)條紋，通常是一些不規(guī)那么的同心環(huán)假 設(shè)用很平的玻璃(如顯微鏡的承物會出現(xiàn)一些平行條紋手指用力壓緊玻璃片時， 空氣膜厚度變化，條紋也隨之改根據(jù)這個道理，可以測定平面的平直度測定的精度 很高，甚至幾分之一波長那么小隆起或下陷都可以從條紋的彎曲上檢測出來假設(shè)使兩 個很平的玻璃板間有一個很小的度，就構(gòu)成一個楔形空氣薄膜，用波長的單色光入射產(chǎn) 生的干預(yù)條紋，可用來測很小的度二等干的點明暗相間的同心圓環(huán)；級次中心、邊緣高；中心疏，邊緣密的同心圓三牛環(huán)歷. . 胡克 Hooke他的著作中就描述了薄云母片

4、、肥皂泡、吹制玻璃和兩 塊壓在一起的平板玻璃所產(chǎn)生的 未深入探討， 然而牛頓卻精細(xì)周密地研究了這 種由兩玻璃元件間不同厚度的空層產(chǎn)生的彩色圓 展了精細(xì)測 了環(huán)的直徑 與透鏡曲率半徑間的關(guān) 因而后人都稱之為牛頓環(huán) 在其著?中, 曾描述 了他的實驗裝置： “ 個物 個是 英長的望遠(yuǎn)鏡上的平凸透 個是約 50 尺望遠(yuǎn)鏡用的大雙凸透 把前一個透鏡的平面朝下放后一透鏡 我慢慢地壓攏 它們 使得各種顏色相繼地從環(huán)的間涌現(xiàn) 然后慢慢地拿上面的透 使得各種 顏色相繼消 望遠(yuǎn)鏡都相當(dāng) 透鏡的曲率半徑相當(dāng) 察到的圓環(huán)的直徑 當(dāng)然也相當(dāng)大 當(dāng)時的望遠(yuǎn)鏡為什么做得這樣長呢？ 是因為單透鏡所成的像有顯的 色差 使像周圍

5、伴隨出現(xiàn)彩色花紋 同時球差也很顯 使得光線不能在一個準(zhǔn)確位置會 聚， 當(dāng)時只能用增大透鏡曲率半徑的方法加以改這無疑會使透鏡焦距增 因而制成長的望遠(yuǎn)鏡， 時天文家開場建造 英 30 望遠(yuǎn) 巴黎觀測站甚至考慮建造一千英尺長的望遠(yuǎn)鏡使用這 樣的透鏡就是很自然的事了后牛頓研制成功反射望遠(yuǎn)鏡牛頓不但數(shù)出并測量了這些環(huán) 的直徑 發(fā)現(xiàn)了各級暗環(huán)直徑平方比成 樣的算術(shù)級數(shù)排列， 棱鏡 分光得到單色 看到單色光下的圓環(huán)具有單一顏色的亮暗分布。牛頓對這一現(xiàn)象做了大 量研究 進(jìn)展了準(zhǔn)確測 測量誤差至小于百分之一英寸 但由于過分 偏愛他的微粒 因而他始終無法正確解釋這個實驗現(xiàn)四5-10 種測波的方法 雙縫干預(yù)測波長實

6、驗原理 過縫干預(yù)儀上的單縫和雙縫后，得到振動情況完全一樣的光，它在 雙縫后面的空間互相疊加會發(fā)生預(yù)現(xiàn)象色光照射上會得到明暗相間的條 紋；如果用白光射，可在屏上觀到彩色條紋。 實驗要測單色光波長，單色光通過 雙縫干預(yù)后產(chǎn)生明暗一樣的等間直條紋距與相干光源的波長有關(guān) d 雙縫到屏的距離為 L干光源的波長為，么產(chǎn)生干預(yù)圖樣中相鄰兩條亮或暗條紋 之間的距離 eq oac(,x) eq oac(, )，由此得；x /d，因此只要測得 d,L, 可測得長。相干光源的產(chǎn) 生用“分為二的方用單縫取單色，再通過雙縫，單色光由濾光片獲得。 測量 可用測量頭完成，測量頭由目鏡劃板，手輪等構(gòu)成，通過測量頭可清晰看到干

7、預(yù)條紋，分 劃板上中間有刻線，以此為標(biāo)準(zhǔn)并根據(jù)手輪的讀數(shù)可求得 eq oac(,x) eq oac(, )，由于 eq oac(,x) eq oac(, )小，可測出 條亮或暗條紋的間距 a，那么相鄰兩條聞之的距 。：實驗圖. .由此可以看出：只要測出任意級的某一條光譜線的衍射角，即可計算出該光波長。 3雙縫測量光的波長雙縫干預(yù)的兩個相鄰亮暗條的距離 eq oac(,x) eq oac(, )與波長、雙縫的間距 d 到屏的距離 L滿足3波法測量微波波長微波喇叭既能接收微波時它也會反射微波此發(fā)器發(fā)射的微波在發(fā)射喇叭 和接收喇叭之間來回反射，振幅漸減小。當(dāng)發(fā)射源距接收檢波點之間的距離等 n 為波長

8、的微波與最初發(fā)射的波同相，此時信號振幅最大，電流 表讀數(shù)最大。 2上式中的 表示發(fā)射器不動時接收器移動的距離 為現(xiàn)接收到信號幅度最大值的 次數(shù)。4射光柵測波長光柵是根據(jù)多縫衍射原理制成的種分光元件，它能產(chǎn)生譜線間距離較寬的勻排光譜。 所得光譜線的亮度比棱鏡分光時小一些，但光柵的分辨本領(lǐng)比棱鏡大。光柵不僅適用于可見光，還能用紅外和紫外光波，常用于光譜儀上。光柵在構(gòu)造上有平面光柵光柵和凹面光柵等幾種又分為透射式和反射式兩 . .類。本實驗選用透射式平面刻痕柵或全息光柵。透射式平面刻痕光柵是在光學(xué)玻片上刻劃大量互相平行相等的刻痕制成 的。當(dāng)光照射在光柵面上時，刻處由于散射不易透光，光線只能在刻痕間的

9、狹縫中通過。 因此，光柵實際上是一排密集均而又平行的狹縫。假設(shè)以單色平行光垂直照射在光面上狹縫的光線因衍射將向各個方向傳 播鏡會聚后相互干預(yù)透鏡焦平面上形成一系列被相當(dāng)寬的暗區(qū)隔開的間距不同 的明條紋。按照光柵衍射理論，衍射光譜中條紋的位置由下式?jīng)Q定：( ) sin 或： sin 0.1.2式中d=( a )稱為光柵常數(shù)，為入射光波長 紋光譜線級數(shù)， K級明條紋的衍射角 如果入射光不是單色光，那么由1.3可以看出，光的波長不同其衍射角 k 各不一樣，于是復(fù)色光將被分解而在中央 ，k=0 處各色光仍重疊在一起，組成中 央明條紋，在中央明條紋兩側(cè)對分布 k譜，各級光譜線都按波長大小的順 序依次排列

10、成一組彩色譜線，這就把復(fù)色光分解為單色光如 1.3如果光柵常數(shù) ，用分光計測出 k 光譜中某一明條紋的衍射角k，按1.31即可算出 該明條紋所應(yīng)的單色光的波長5利用光的干預(yù)現(xiàn)象進(jìn)展光波波長測量，首先要得到干預(yù)圖樣。兩個獨立光源發(fā)出的 光不可能產(chǎn)生干預(yù)圖樣點光源發(fā)出的光用分波前法或分振幅法將其分成兩束 位相差恒定的相干光交迭區(qū)域才可得到穩(wěn)定的干預(yù)圖樣雙棱鏡是分波前的一. Bl d l d K k Bl d l d K k l .種裝置。圖 圖 如圖 被照亮的狹縫 射出的光波經(jīng)雙棱鏡 后，其波前便分割為兩局部，各自向不同方向傳播把它們等價地看成是由兩個符合相干條件的虛光源S和所發(fā)出的柱面波。假設(shè)在

11、兩光波疊加域中任意位置放觀察屏，即可看到明暗相間的干預(yù)條紋， 條紋的取向與狹縫平行紋的空間分布與波長的定量關(guān)系波的波長。圖 S、是雙棱鏡所產(chǎn)生的兩相干虛光源其間距為 。屏幕到 平面的距離為 。設(shè)S和到屏上任一點PK的光程差為 eq oac(,，)PK與 的距離為xK，當(dāng) xK 可得到l當(dāng) 長的偶數(shù)倍時，即滿足以下條件2， ，1可得到明條紋，由和2式可得第 級明紋的位置Kx l由3可得到相鄰條紋的間距與波長的關(guān)系 d l于是，光波波長ld對暗條紋也可得到同樣結(jié)果本實驗利用光的干預(yù)現(xiàn)象求光波波長所依據(jù)的公式。實驗中測出條紋間距 ，虛光源間距 虛光源到屏的距離 ，代入式，. E E .即可得到光波波

12、長 。這種波長的絕對測量方法的相對誤在 6克爾遜干預(yù)儀測定氦氖激光或鈉光的波長632.8nm1、氦氖激光器的譜線校正干預(yù)儀的刻度尺。將氦氖激光器置于圖一 置發(fā)散透鏡于其前方干預(yù)儀使M , M兩鏡面距板大致等距。再以一細(xì)針置于光與板之間，那么在 屏幕上可看到細(xì)針的兩個清晰像。調(diào)節(jié)M與M的方位，之兩像很好的重合，這M2與M就近乎平行，即可出現(xiàn)干預(yù)條紋。但有時還需微調(diào)M和M，使兩細(xì)針的像相對上下左右略移動而使其更好地重合。干預(yù)儀調(diào)好后即可見到一系列同圓形的干預(yù)條紋預(yù)條紋的圓心成在屏幕的中心動測微旋鈕使標(biāo)準(zhǔn)線在刻度尺上某一起始位置轉(zhuǎn)動微調(diào)鼓輪刻度尺上的標(biāo)線向數(shù)值增大的方向動。同時觀察屏幕上的中心圓環(huán)是

13、否有變化益出或陷入變化時，記下該刻度尺的讀數(shù)，而后繼續(xù)緩慢轉(zhuǎn)動微調(diào)鼓輪，同時屏幕上的圓環(huán)變化的數(shù)目 了 個尺相應(yīng)的讀數(shù)此往下出刻度尺的一段讀數(shù)。由 632.8 )式計算得到對應(yīng)的 值。自己設(shè)計一個表格，記錄刻度尺讀數(shù)及計算得到的對應(yīng)的 值，并記錄刻度尺的誤 差。2、克爾遜干預(yù)儀測定氦氖激光或鈉光的波長。當(dāng)M與M2相互平行時，所得干預(yù)條紋為等干預(yù)，干預(yù)條紋的形狀決定于具有一樣入射角的光分布的軌跡。. i k kk .i k kk .圖三如圖三所示點光源 M和M2反射后所產(chǎn)生的干預(yù)現(xiàn)象于沿軸向分布的兩個點光源和所產(chǎn)生的非定位干預(yù)，當(dāng)觀察屏直于軸放置時，屏上亦呈現(xiàn)同心的圓條紋。干預(yù)條紋的位置取決于程差，只要光程差有 微的變化，就可明顯地看出條紋的移動。自M和M2反射的兩光波光程差應(yīng)為： i其中 射光 面鏡M上的入射角。假設(shè)光束 1 和 2 光板鍍膜面上反射時無位相突變，那么對于第 紋有： d cos i k當(dāng)M和M2的間距 逐漸增大時干預(yù)條紋 級以減少其cos ik的值來滿足 d cos i ki，故該干預(yù)條紋向 變大cos ik變小的方向移動，即向外擴(kuò)