波動光學(xué)第2講等傾干涉等厚干涉牛頓環(huán)課件

波動光學(xué)第2講——等傾干涉、等厚干涉、牛頓環(huán)17-3薄膜干涉17-4劈尖牛頓環(huán)主要內(nèi)容1波動光學(xué)第2講17-3薄膜干涉主要內(nèi)容11、半波損失產(chǎn)生條件：光從光疏媒質(zhì)進入光密媒質(zhì)；反射光中產(chǎn)生半波損失。反射光存在半波損失反射光無半波損失而折射光都無半波損失薄膜干涉21、半波損失產(chǎn)生條件：光從光疏媒質(zhì)進入光密媒質(zhì)；反射光中產(chǎn)生2、薄膜干涉公式

單色光以入射角i從折射率為n1媒質(zhì)進入折射率為媒質(zhì)

n2的媒質(zhì)。i①②32、薄膜干涉公式單色光以入射角i從折射率為ndir①②在薄膜的上下兩表面產(chǎn)生的反射光①光、②光，滿足相干光的條件，能產(chǎn)生干涉，經(jīng)透鏡匯聚，在焦平面上產(chǎn)生等傾干涉條紋。i從焦點P到CD波面，兩條光的光程差為0，則在未考慮半波損失時①光、②光的光程差為：4dir①②在薄膜的上下兩表面產(chǎn)生的反射光①光、②光diir①②ri5diir①②ri5考慮半波損失：i①②光程差不附加光程差附加未考慮半波損失時6考慮半波損失：i①②光程差不附加光程差附加未考慮半波損失時6光程差i①②由干涉的加強減弱條件加強減弱7光程差i①②由干涉的加強減弱條件加強減弱7等傾干涉條紋圖樣8等傾干涉條紋圖樣899LPo

r環(huán)

dnnn>nir·21Si

·ii條紋特點形狀:一系列同心圓環(huán)

明暗:干涉條紋更加明亮越大條紋級次越小

條紋級次分布:

條紋間隔分布:內(nèi)疏外密越大條紋越密

膜厚變化時，條紋的移動：10LPor環(huán)dnnn>nir·21Si·ii３、透射光的干涉Sa1aAEBa2Fb1b2PPBF反射光a1與a2是相干光，光程差：透射光b1與b2是相干光，光程差：反射光相互加強（減弱）時，透射光則相互減弱（加強），兩者是互補的．11３、透射光的干涉Sa1aAEBa2Fb1b2PPBF4、鍍膜技術(shù)

在光學(xué)器件中，由于表面上的反射與透射，在器件表面要鍍膜，來改變反射與透射光的比例?？捎性鐾改?，增反膜。例如：較高級的照相機的鏡頭由6個透鏡組成，如不采取有效措施，反射造成的光能損失可達45%~90%。為增強透光，要鍍增透膜，或減反膜。復(fù)雜的光學(xué)鏡頭采用增透膜可使光通量增加10倍。124、鍍膜技術(shù)在光學(xué)器件中，由于表面上的反射與透射，◆增透膜光學(xué)鏡頭為減少反射光，通常要鍍增透膜。

增透膜是使膜上下兩表面的反射光滿足減弱條件。減弱13◆增透膜光學(xué)鏡頭為減少反射光，通常要鍍增透膜?！粼龇茨p少透光量，增加反射光，使膜上下兩表面的反射光滿足加強條件。使兩束反射光滿足干涉加強條件例如：激光器諧振腔反射鏡采用優(yōu)質(zhì)增反膜介質(zhì)薄膜層已達15層，其反射率99.9％。加強14◆增反膜減少透光量，增加反射光，使膜上下兩表面的等厚干涉等厚干涉：光程差僅取決于薄膜的厚度，厚度相同的地方對應(yīng)同一級條紋。復(fù)習(xí)：當(dāng)時暗紋明紋15等厚干涉等厚干涉：光程差僅取決于薄膜的厚度，厚度相同的地方對1、實驗裝置一、劈尖干涉161、實驗裝置一、劈尖干涉16

用單色平行光垂直照射玻璃劈尖，光線經(jīng)空氣薄膜上下表面反射，當(dāng)在膜的上表面附近反射相遇發(fā)生干涉。因此當(dāng)觀察介質(zhì)表面時就會看到等厚干涉條紋。劈尖17用單色平行光垂直照射玻璃劈尖，光線經(jīng)空氣薄膜上下表面反①②由于單色光在劈尖上下兩個表面后形成①、②兩束反射光，滿足光的干涉條件，由薄膜干涉公式：加強減弱2、明暗紋條件一、劈尖干涉18①②由于單色光在劈尖上下兩個表面后形成①、②兩束反射①棱邊處dk=0,光程差為劈棱處為暗紋②第k級暗紋處劈尖厚度由討論19①棱邊處dk=0,光程差為劈棱處為暗紋②第k級暗紋處劈尖③相鄰暗紋劈尖厚度差④相鄰條紋間距θ越小，干涉條紋愈疏，

θ越大，干涉條紋愈密。條紋特點：平行于棱邊、明暗相間、間距相等的直形條紋20③相鄰暗紋劈尖厚度差④相鄰條紋間距θ越小，干涉條紋愈★測量微小物體的厚度將微小物體夾在兩薄玻璃片間，形成劈尖，用單色平行光照射。由有3、劈尖干涉的應(yīng)用21★測量微小物體的厚度將微小物體夾在兩薄玻璃片間，形成★檢測待測平面的平整度

由于同一條紋下的空氣薄膜厚度相同，當(dāng)待測平面上出現(xiàn)溝槽時條紋向左彎曲。待測平面光學(xué)平板玻璃22★檢測待測平面的平整度由于同一條紋下的空氣薄膜厚度相同例3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凹凸不平。在顯微鏡下觀察干涉條紋。試根據(jù)干涉條紋彎曲的方向，說明工件表面是凹還是凸？并證明深度可用下式求的。在經(jīng)過精密加工的工件表面上放一光學(xué)平面玻璃，使其間形成空氣劈尖，用單色光垂直照射玻璃表面23例3利用空氣劈尖的等厚干涉條紋可以檢測工件表面存在的解：干涉條紋彎曲說明工件表面不平，因為k

級干涉條紋各點都相應(yīng)于同一氣隙厚度，如果條紋向劈尖棱的一方彎曲，由式說明該處氣隙厚度有了增加，可判斷該處為下凹24解：干涉條紋彎曲說明工件表面不平，說明該處氣隙厚度有了增加，二、牛頓環(huán)1、實驗裝置25二、牛頓環(huán)1、實驗裝置25

將一塊半徑很大的平凸鏡與一塊平板玻璃疊放在一起，用單色平行光垂直照射，由平凸鏡下表面和平板玻璃上表面兩束反射光干涉，產(chǎn)生牛頓環(huán)干涉條紋。①②二、牛頓環(huán)1、實驗裝置26將一塊半徑很大的平凸鏡與一塊平板玻璃疊放在一起，用單①②由于①、②兩束反射光的光程差附加項。加強減弱2、明暗紋條件27①②由于①、②兩束反射光的光程差附加項。加強減弱2、★與間的關(guān)系①②dk=0,為暗環(huán)★中心：討論28★與間的關(guān)系①②dk=0,為暗環(huán)★中心：討論28加強減弱★牛頓環(huán)半徑明環(huán)由暗環(huán)由由此可知：條紋不是等距分布r越大條紋越密29加強減弱★牛頓環(huán)半徑明環(huán)由暗環(huán)由由此可知：條紋不是等距分布r空氣薄膜相同處光程差相同，干涉條紋為一系列同心圓。牛頓環(huán)30空氣薄膜相同處光程差相同，干涉條紋為一系列同心圓3、牛頓環(huán)應(yīng)用★測量未知單色平行光的波長用讀數(shù)顯微鏡測量第k級和第m級暗環(huán)半徑rk、rm313、牛頓環(huán)應(yīng)用★測量未知單色平行光的波長用讀數(shù)顯微鏡測量第k★檢測光學(xué)鏡頭表面曲率是否合格

將玻璃驗規(guī)蓋于待測鏡頭上，兩者間形成空氣薄層，因而在驗規(guī)的凹表面上出現(xiàn)牛頓環(huán)，當(dāng)某處光圈偏離圓形時，則該處有不規(guī)則起伏。驗規(guī)32★檢測光學(xué)鏡頭表面曲率是否合格將玻璃驗規(guī)蓋于待測鏡頭作業(yè)題：習(xí)題16.16、16.20、16.23預(yù)習(xí)內(nèi)容：§16.6-16.7復(fù)習(xí)內(nèi)容：本講33作業(yè)題：習(xí)題16.16、16.20、16.23預(yù)習(xí)內(nèi)波動光學(xué)第2講——等傾干涉、等厚干涉、牛頓環(huán)17-3薄膜干涉17-4劈尖牛頓環(huán)主要內(nèi)容34波動光學(xué)第2講17-3薄膜干涉主要內(nèi)容11、半波損失產(chǎn)生條件：光從光疏媒質(zhì)進入光密媒質(zhì)；反射光中產(chǎn)生半波損失。反射光存在半波損失反射光無半波損失而折射光都無半波損失薄膜干涉351、半波損失產(chǎn)生條件：光從光疏媒質(zhì)進入光密媒質(zhì)；反射光中產(chǎn)生2、薄膜干涉公式

單色光以入射角i從折射率為n1媒質(zhì)進入折射率為媒質(zhì)

n2的媒質(zhì)。i①②362、薄膜干涉公式單色光以入射角i從折射率為ndir①②在薄膜的上下兩表面產(chǎn)生的反射光①光、②光，滿足相干光的條件，能產(chǎn)生干涉，經(jīng)透鏡匯聚，在焦平面上產(chǎn)生等傾干涉條紋。i從焦點P到CD波面，兩條光的光程差為0，則在未考慮半波損失時①光、②光的光程差為：37dir①②在薄膜的上下兩表面產(chǎn)生的反射光①光、②光diir①②ri38diir①②ri5考慮半波損失：i①②光程差不附加光程差附加未考慮半波損失時39考慮半波損失：i①②光程差不附加光程差附加未考慮半波損失時6光程差i①②由干涉的加強減弱條件加強減弱40光程差i①②由干涉的加強減弱條件加強減弱7等傾干涉條紋圖樣41等傾干涉條紋圖樣8429LPo

r環(huán)

dnnn>nir·21Si

·ii條紋特點形狀:一系列同心圓環(huán)

明暗:干涉條紋更加明亮越大條紋級次越小

條紋級次分布:

條紋間隔分布:內(nèi)疏外密越大條紋越密

膜厚變化時，條紋的移動：43LPor環(huán)dnnn>nir·21Si·ii３、透射光的干涉Sa1aAEBa2Fb1b2PPBF反射光a1與a2是相干光，光程差：透射光b1與b2是相干光，光程差：反射光相互加強（減弱）時，透射光則相互減弱（加強），兩者是互補的．44３、透射光的干涉Sa1aAEBa2Fb1b2PPBF4、鍍膜技術(shù)

在光學(xué)器件中，由于表面上的反射與透射，在器件表面要鍍膜，來改變反射與透射光的比例。可有增透膜，增反膜。例如：較高級的照相機的鏡頭由6個透鏡組成，如不采取有效措施，反射造成的光能損失可達45%~90%。為增強透光，要鍍增透膜，或減反膜。復(fù)雜的光學(xué)鏡頭采用增透膜可使光通量增加10倍。454、鍍膜技術(shù)在光學(xué)器件中，由于表面上的反射與透射，◆增透膜光學(xué)鏡頭為減少反射光，通常要鍍增透膜。

增透膜是使膜上下兩表面的反射光滿足減弱條件。減弱46◆增透膜光學(xué)鏡頭為減少反射光，通常要鍍增透膜?！粼龇茨p少透光量，增加反射光，使膜上下兩表面的反射光滿足加強條件。使兩束反射光滿足干涉加強條件例如：激光器諧振腔反射鏡采用優(yōu)質(zhì)增反膜介質(zhì)薄膜層已達15層，其反射率99.9％。加強47◆增反膜減少透光量，增加反射光，使膜上下兩表面的等厚干涉等厚干涉：光程差僅取決于薄膜的厚度，厚度相同的地方對應(yīng)同一級條紋。復(fù)習(xí)：當(dāng)時暗紋明紋48等厚干涉等厚干涉：光程差僅取決于薄膜的厚度，厚度相同的地方對1、實驗裝置一、劈尖干涉491、實驗裝置一、劈尖干涉16

用單色平行光垂直照射玻璃劈尖，光線經(jīng)空氣薄膜上下表面反射，當(dāng)在膜的上表面附近反射相遇發(fā)生干涉。因此當(dāng)觀察介質(zhì)表面時就會看到等厚干涉條紋。劈尖50用單色平行光垂直照射玻璃劈尖，光線經(jīng)空氣薄膜上下表面反①②由于單色光在劈尖上下兩個表面后形成①、②兩束反射光，滿足光的干涉條件，由薄膜干涉公式：加強減弱2、明暗紋條件一、劈尖干涉51①②由于單色光在劈尖上下兩個表面后形成①、②兩束反射①棱邊處dk=0,光程差為劈棱處為暗紋②第k級暗紋處劈尖厚度由討論52①棱邊處dk=0,光程差為劈棱處為暗紋②第k級暗紋處劈尖③相鄰暗紋劈尖厚度差④相鄰條紋間距θ越小，干涉條紋愈疏，

θ越大，干涉條紋愈密。條紋特點：平行于棱邊、明暗相間、間距相等的直形條紋53③相鄰暗紋劈尖厚度差④相鄰條紋間距θ越小，干涉條紋愈★測量微小物體的厚度將微小物體夾在兩薄玻璃片間，形成劈尖，用單色平行光照射。由有3、劈尖干涉的應(yīng)用54★測量微小物體的厚度將微小物體夾在兩薄玻璃片間，形成★檢測待測平面的平整度

由于同一條紋下的空氣薄膜厚度相同，當(dāng)待測平面上出現(xiàn)溝槽時條紋向左彎曲。待測平面光學(xué)平板玻璃55★檢測待測平面的平整度由于同一條紋下的空氣薄膜厚度相同例3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凹凸不平。在顯微鏡下觀察干涉條紋。試根據(jù)干涉條紋彎曲的方向，說明工件表面是凹還是凸？并證明深度可用下式求的。在經(jīng)過精密加工的工件表面上放一光學(xué)平面玻璃，使其間形成空氣劈尖，用單色光垂直照射玻璃表面56例3利用空氣劈尖的等厚干涉條紋可以檢測工件表面存在的解：干涉條紋彎曲說明工件表面不平，因為k

級干涉條紋各點都相應(yīng)于同一氣隙厚度，如果條紋向劈尖棱的一方彎曲，由式說明該處氣隙厚度有了增加，可判斷該處為下凹57解：干涉條紋彎曲說明工件表面不平，說明該處氣隙厚度有了增加，二、牛頓環(huán)1、實驗裝置58二、牛頓環(huán)1、實驗裝置25

將一塊半徑很大的平凸鏡與一塊平板玻璃疊放在一起，用單色平行光垂直照射，由平凸鏡下表面和平板玻璃上表面兩束反射光干涉，產(chǎn)生牛頓環(huán)干涉條紋。①