兩反射光均有半波損失

第三節(jié)分振幅干涉薄膜干涉等傾干涉等厚干涉山東農(nóng)業(yè)高校應(yīng)用物理系n3d反射光線2，3的光程差：1、薄膜上、下表面反射光的干涉：2反射光2和3有“半波損失”嗎？所以2，3的實(shí)際光程差為：反射光2有“半波損失”，3沒有！1空氣一、薄膜干涉（分振幅法獲得相干光）山東農(nóng)業(yè)高校應(yīng)用物理系考慮到“半波損失”

干涉明紋干涉暗紋等厚干涉：當(dāng)入射光的波長確定時(shí)，厚度相同的地方干涉結(jié)果也相同，這種干涉稱為等厚干涉。山東農(nóng)業(yè)高校應(yīng)用物理系反射光的干涉加強(qiáng)時(shí)，透射光的干涉減弱。2、薄膜中透射光的干涉：dn123透射光線2，3的光程差明紋暗紋與相差，即：空氣山東農(nóng)業(yè)高校應(yīng)用物理系e空氣油污海水例求解一油輪漏出的油(n1=1.20)污染了某海疆，在海水(n2=1.30)表面形成一層薄薄的油污。油層厚度為e=460nm，(1)若一飛行員從上向下視察，則油層呈什么顏色？(2)若某潛水員從水下向上視察，則油層呈什么顏色？(1)兩反射光均有“半波損失”，則反射光干涉加強(qiáng)的條件為飛行員看到油膜呈綠色

將n1

=1.20，e=460nm代入得綠光

紅外區(qū)紫外區(qū)231山東農(nóng)業(yè)高校應(yīng)用物理系(2)透射光干涉加強(qiáng)（即反射光干涉減弱）的條件為潛水員看到油膜呈紫紅色

將n1

=1.20，e=460nm代入得紅光

紅外紫光或紫外e空氣油污海水132山東農(nóng)業(yè)高校應(yīng)用物理系d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n1=1.38，玻璃的折射率n2=1.55。黃綠光反射干涉減弱的條件

MgF2薄膜的最小厚度

例求解MgF2薄膜的最小厚度d。231MgF2山東農(nóng)業(yè)高校應(yīng)用物理系思索問題3、某電影上的搞笑鏡頭：一青年去見其女摯友，在約會(huì)的餐廳外對(duì)著玻璃排練見面時(shí)的表情，沒想到這種玻璃是外面看不見里面、里面看外面清清晰楚，他女摯友正好坐在餐廳里這塊玻璃前，將他的千姿百態(tài)盡收眼底……試說明其中的物理原理。1、利用薄膜干涉能否檢查工件表面是否平整，為什么？2、利用所學(xué)學(xué)問，推想市場(chǎng)上防紫外線衣服、傘、眼鏡等的設(shè)計(jì)原理？山東農(nóng)業(yè)高校應(yīng)用物理系二、薄膜的等厚干涉一組平行光（即入射角i確定）投射到薄厚不勻整的薄膜上，其光程差隨著厚度e而變更，厚度相同的區(qū)域，其光程差相同，因而這些區(qū)域就出現(xiàn)同一級(jí)的干涉條紋，故稱為等厚干涉。

SSS山東農(nóng)業(yè)高校應(yīng)用物理系1、劈尖干涉e明紋暗紋棱邊處（e=0）：暗紋干涉條紋（劈尖折射率為n）為什么不考慮玻璃厚度對(duì)光程差的影響

？因?yàn)椴ＡО宓暮穸萪為常數(shù)，入射角i也等于常數(shù)，使得劈尖上、下兩界面的反射光在玻璃中閱歷了同樣的光程，所以可以將玻璃簡(jiǎn)化為一個(gè)幾何面。山東農(nóng)業(yè)高校應(yīng)用物理系相鄰明紋（或暗紋）處劈尖的厚度差：（：條紋間距）山東農(nóng)業(yè)高校應(yīng)用物理系條紋特點(diǎn)：（2）透射光干涉條紋的明暗位置與反射光情形剛好相反；（1）明暗相間平行于棱邊的直條紋；（3）相鄰明（暗）紋厚度差是劈尖薄膜中的波長的一半；（4）相鄰條紋之間對(duì)應(yīng)的劈尖厚度差或間距l(xiāng)均與有無半波損失無關(guān)，半波損失僅影響何處呈明紋與暗紋。（5）越小，L越大，條紋越??；越大，L越小，條紋越密。當(dāng)大到某一值，條紋密不行分，無干涉。（6）當(dāng)厚度變更時(shí)，干涉條紋會(huì)發(fā)生移動(dòng)：薄膜增厚，條紋向棱邊移動(dòng)；反之，則遠(yuǎn)離棱邊。山東農(nóng)業(yè)高校應(yīng)用物理系等厚條紋待測(cè)工件平晶d(2)

檢測(cè)表面不平整度(1)可測(cè)量小角度、小位移、微小直徑、波長等劈尖干涉的應(yīng)用：↑

條紋變密；↑

條紋變密山東農(nóng)業(yè)高校應(yīng)用物理系2、牛頓環(huán)（1）牛頓環(huán)試驗(yàn)裝置及光路山東農(nóng)業(yè)高校應(yīng)用物理系〔

〕（暗環(huán)）（明環(huán)）明環(huán)半徑：暗環(huán)半徑：(2)干涉條紋牛頓環(huán)干涉條紋是一系列明暗相間的、內(nèi)疏外密的同心圓環(huán)。山東農(nóng)業(yè)高校應(yīng)用物理系①

測(cè)透鏡球面的半徑R

已知,測(cè)

m、rk+m、rk，可得R②

測(cè)波長已知R

，測(cè)出m、rk+m、rk，可得③

檢測(cè)透鏡的曲率半徑誤差及其表面平整度④若接觸良好,中心為暗紋——半波損失

樣板待測(cè)透鏡條紋(3)應(yīng)用 ⑤

透射圖樣與反射圖樣互補(bǔ)山東農(nóng)業(yè)高校應(yīng)用物理系例求解為了測(cè)量一根細(xì)金屬絲的直徑d，按圖方法形成空氣劈尖，用單色光照射形成等厚干涉條紋，用讀數(shù)顯微鏡測(cè)出干涉明條紋的間距，就可以算出d。已知:單色光波長為589.3nm，金屬絲與劈尖頂點(diǎn)的距離L=28.880mm，第1條明條紋到第31條明條紋的距離為4.295mm。由題知

直徑

d金屬絲直徑d山東農(nóng)業(yè)高校應(yīng)用物理系利用等厚干涉可以測(cè)量微小的角度。下圖為折射率n=1.4的劈尖形介質(zhì),用=700nm的單色光垂直照射，測(cè)得兩相鄰明條紋間距l(xiāng)=0.25cml由于θ很小

例求解劈尖角θ山東農(nóng)業(yè)高校應(yīng)用物理系擴(kuò)展光源屏幕透鏡n對(duì)于厚度勻整的薄膜，擴(kuò)展光源投射到薄膜上的光線的光程差，是隨著光線的傾角（即入射角i）不同而變更的。傾角相同的光線都有相同的光程差，因而屬于同一級(jí)別的干涉條紋，這種干涉叫做等傾干涉。三、薄膜的等傾干涉ii山東農(nóng)業(yè)高校應(yīng)用物理系反射光2反射光1·S121、光程差的計(jì)算

因?yàn)楣獬滩羁紤]半波損失,實(shí)際光程差為：明紋暗紋山東農(nóng)業(yè)高校應(yīng)用物理系··i1foen1n1n2>n1面光源Sr環(huán)Pi1

·L2

fPO

r環(huán)n1n1n2

>n1A

CD·a2a1點(diǎn)光源Si1i1i1i1··B·

2、點(diǎn)光源與面光源：

點(diǎn)光源照射面光源照射·入射角相同的光線分布在錐面上，對(duì)應(yīng)同一級(jí)干涉條紋。面光源上不同點(diǎn)而入射角相同的入射光，都將匯聚在同一級(jí)干涉環(huán)上（非相干疊加），因而面光源照明比點(diǎn)光源照明條紋明暗對(duì)比更顯明。山東農(nóng)業(yè)高校應(yīng)用物理系（2）形態(tài)：一系列同心圓環(huán)；（3）條紋級(jí)次分布：（1）定域：條紋經(jīng)會(huì)聚才能視察，定域?yàn)闊o窮遠(yuǎn)；3、條紋特征：

靠近環(huán)心的條紋干涉級(jí)別高；（4）條紋間距：入射角增加時(shí)，條紋間距減小，內(nèi)疏外密；山東農(nóng)業(yè)高校應(yīng)用物理系增透膜:

能削減反射光強(qiáng)度而增加透射光強(qiáng)度的薄膜。4、等傾干涉的應(yīng)用：增反膜:

能增加反射光強(qiáng)度而削減透射光強(qiáng)度的薄膜。山東農(nóng)業(yè)高校應(yīng)用物理系多層高反射膜HLZnSMgF2HLZnSMgF2

在玻璃上交替鍍上光學(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。山東農(nóng)業(yè)高校應(yīng)用物理系美國物理學(xué)家，主要從事光學(xué)探討，有生之年始終是光速測(cè)定的國際中心人物。(1)1879年他用自己改進(jìn)了的傅科方法，獲得光速值為299910±50km/s；

(2)1887年的邁克耳孫—莫雷試驗(yàn)，否定了以太的存在，它動(dòng)搖了經(jīng)典物理學(xué)的基礎(chǔ)；(3)1893年首倡用光波波長作為長度基準(zhǔn)；(4)1920年第一次測(cè)量了恒星的尺寸（恒星參宿四）；(5)1907年獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

A.Michelson(1852-1931)5、邁克耳遜干涉儀山東農(nóng)業(yè)高校應(yīng)用物理系PSM2M1G1G2LM'2（1）

干涉儀結(jié)構(gòu)山東農(nóng)業(yè)高校應(yīng)用物理系d（2）工作原理光束1和2發(fā)生干涉，光程差：(無半波損失)(有半波損失)或加強(qiáng)減弱距離d

每變化半個(gè)波長，則干涉條紋移過1條;若M1平移

d

時(shí)，干涉條紋移過

n條，即裝置優(yōu)點(diǎn)：設(shè)計(jì)精巧，兩束相干光完全分開，可以方便的改變?nèi)我还饴返墓獬?。山東農(nóng)業(yè)高校應(yīng)用物理系(3)應(yīng)用1、微小位移測(cè)量（誤差不超過±/2）2、測(cè)波長用氦氖激光(632.8nm)作光源,邁克耳遜干涉儀中的M1反射鏡移動(dòng)了一段距離,數(shù)得干涉條紋移動(dòng)了792條例求M1移動(dòng)的距離。解若已知光源的波長，利用此方法可以精密測(cè)定長度；若已知長度，則可以測(cè)定光源的波長。3、測(cè)介質(zhì)的折射率山東農(nóng)業(yè)高校應(yīng)用物理系空氣的折射率n。

在邁克耳孫干涉儀的兩臂中，分別插入l=10.0cm長的玻璃管，其中一個(gè)抽成真空，另一個(gè)儲(chǔ)有壓強(qiáng)為1.013×105P