分振幅法產(chǎn)生的光的干涉

分振幅法產(chǎn)生的光的干涉1第1頁，共47頁，2023年，2月20日，星期四多彩的油膜絢麗的肥皂泡一現(xiàn)象奇特的放大鏡2第2頁，共47頁，2023年，2月20日，星期四鴿子脖頸羽毛水面的汽油膜茶水表面的濃縮油滴燒焦的不銹鋼炊具表面云中的小水滴蝶翼蚌殼表面貓眼石3第3頁，共47頁，2023年，2月20日，星期四二形成原因BC42A1P53薄膜干涉：光波經(jīng)過薄膜上下兩表面反射后相互疊加而形成的干涉現(xiàn)象，稱為薄膜干涉。D4第4頁，共47頁，2023年，2月20日，星期四1

半波損失三明暗紋公式無半波損失(2次-M1,M2面)(1次--M1面)(1次--M2面)有半波損失(0次)BC42A1P53D5第5頁，共47頁，2023年，2月20日，星期四2明暗紋公式BC42A1P53D6第6頁，共47頁，2023年，2月20日，星期四反射光的光程差BC42A1P53加強(qiáng)減弱D7第7頁，共47頁，2023年，2月20日，星期四反射光的光程差BC42A1P53加強(qiáng)減弱折射光的光程差注意：透射光和反射光干涉具有互補(bǔ)性，符合能量守恒定律。D8第8頁，共47頁，2023年，2月20日，星期四3注意：(1)分清是折射光干涉還是反射光干涉(2)光路在傳播過程中有無半波損失(3)干涉條件中k的取值，保證反射光的光程差折射光的光程差9第9頁，共47頁，2023年，2月20日，星期四四應(yīng)用反射光的光程差BC42A1P53等傾干涉：入射角i相同的入射光線，干涉的情況相同，這樣的干涉叫做等傾干涉。如增透膜、增反膜。等厚干涉：入射光線在厚度相同的地方干涉情況相同。如劈尖干涉、牛頓環(huán)。1分類10第10頁，共47頁，2023年，2月20日，星期四當(dāng)光線垂直入射時(shí)

有半波損失，如干涉公式反射光的光程差無半波損失，如11第11頁，共47頁，2023年，2月20日，星期四等傾干涉(a)單色點(diǎn)光源照明S透鏡半反射鏡觀察屏薄膜(c)單色擴(kuò)展光源照明S1S2透鏡半反射鏡觀察屏薄膜擴(kuò)展光源(b)等傾干涉圖樣2等傾干涉

膜厚e一定時(shí)，光程差只是入射傾角i的函數(shù)，此時(shí)條紋級次k與入射傾角i成一一對應(yīng)關(guān)系。12第12頁，共47頁，2023年，2月20日，星期四等傾干涉圖樣反射光的光程差加強(qiáng)減弱

等傾干涉條紋為一組中心疏、邊緣密的不等間距的同心圓環(huán)。其干涉級次為內(nèi)高外低，且中心級次最高。13第13頁，共47頁，2023年，2月20日，星期四各種相機(jī)鏡頭

增透膜

為減少反射光，增加透光量，通常要鍍增透膜。14第14頁，共47頁，2023年，2月20日，星期四

增反膜

為減少透光量，增加反射光，通常要鍍增反膜。15第15頁，共47頁，2023年，2月20日，星期四取k=0反射加強(qiáng)解：

23玻璃反射光無半波損失增反膜反射減弱例1已知空氣的折射率為n1=1.0，氟化鎂為折射率為n2=1.38，入射光波長為λ=720nm。為了增加透射率，鍍氟化鎂膜，求膜最小厚度。若厚度增加一倍呢？16第16頁，共47頁，2023年，2月20日，星期四解：例2

一油輪漏出的油(折射率n1=1.20)污染了某海域,在海水(n2=1.30)表面形成一層薄薄的油污。

(1)如果太陽正位于海域上空，一直升飛機(jī)的駕駛員從機(jī)上向下觀察，他所正對的油層厚度為460nm，則他將觀察到油層呈什么顏色？(2)如果一潛水員潛入該區(qū)域水下，又將看到油層呈什么顏色?綠色(1)反射光光程差17第17頁，共47頁，2023年，2月20日，星期四(2)

透射光的光程差紅光紫光紫紅色18第18頁，共47頁，2023年，2月20日，星期四（1）劈尖干涉SM劈尖角劈尖內(nèi)介質(zhì)折射率n狹縫很窄，入射光近似可看作垂直入射：3

等厚干涉實(shí)驗(yàn)裝置19第19頁，共47頁，2023年，2月20日，星期四明紋暗紋設(shè)每一干涉條紋對應(yīng)的薄膜厚度分別為：1220第20頁，共47頁，2023年，2月20日，星期四討論：明紋暗紋(1)

劈尖頂端暗紋(2)第k級劈尖的厚度明紋暗紋劈尖干涉(3)相鄰明紋(暗紋)間的厚度差21第21頁，共47頁，2023年，2月20日，星期四

(4)干涉條紋的移動(dòng)

每一條紋對應(yīng)劈尖內(nèi)的一個(gè)厚度，當(dāng)此厚度位置改變時(shí)，對應(yīng)的條紋隨之移動(dòng)。所以，從視場中移動(dòng)了m個(gè)條紋，薄膜厚度改變了：a)

厚度增加時(shí)，條紋下移，厚度減小時(shí)，條紋上移。b)

θ增加時(shí)，條紋下移，條紋數(shù)增加；

θ減小時(shí)，條紋上移。條紋數(shù)減少。明、暗條紋總數(shù)不變，但差1劈尖端點(diǎn)處明暗交替，但θ仍很小22第22頁，共47頁，2023年，2月20日，星期四(5)

條紋間距劈尖干涉很小條紋間距明條紋數(shù)暗條紋數(shù)+123第23頁，共47頁，2023年，2月20日，星期四劈尖干涉的應(yīng)用(1)

測膜厚空氣(2)測細(xì)絲的直徑24第24頁，共47頁，2023年，2月20日，星期四(4)檢驗(yàn)光學(xué)元件表面的平整度(2)

干涉膨脹儀25第25頁，共47頁，2023年，2月20日，星期四（2）牛頓環(huán)由一塊平板玻璃和一半徑很大的平凸透鏡組成。光程差26第26頁，共47頁，2023年，2月20日，星期四牛頓環(huán)實(shí)驗(yàn)裝置和干涉圖樣干涉圖樣顯微鏡SLM半透半反鏡T27第27頁，共47頁，2023年，2月20日，星期四光程差明紋暗紋Rer暗環(huán)半徑明環(huán)半徑28第28頁，共47頁，2023年，2月20日，星期四4）應(yīng)用：檢測透鏡的曲率半徑，測量光波波長……1）從反射光中觀測，中心點(diǎn)是暗點(diǎn)還是亮點(diǎn)？從透射光中觀測，中心點(diǎn)是暗點(diǎn)還是亮點(diǎn)？2）屬于等厚干涉，條紋間距不等，為什么？3）將牛頓環(huán)置于n>1的液體中，條紋如何變化？暗環(huán)半徑明環(huán)半徑討論條紋增多間距減小29第29頁，共47頁，2023年，2月20日，星期四

測量透鏡的曲率半徑

測量波長暗環(huán)半徑30第30頁，共47頁，2023年，2月20日，星期四

檢查平面玻璃是否平坦或凹透鏡的曲率是否付合要求。被檢體31第31頁，共47頁，2023年，2月20日，星期四例1用氦氖激光器發(fā)出的波長為633.0nm的單色光做牛頓環(huán)實(shí)驗(yàn)，測得第個(gè)k暗環(huán)的半徑為5.63mm,第k+5暗環(huán)的半徑為7.96mm，求平凸透鏡的曲率半徑R。解：32第32頁，共47頁，2023年，2月20日，星期四SLG無半波損失例1

如圖所示為測量油膜折射率的實(shí)驗(yàn)裝置,在平面玻璃片G上放一油滴，并展開成圓形油膜，在波長600nm的單色光垂直入射下，從反射光中可觀察到油膜所形成的干涉條紋。已知玻璃的折射率，n1=1.5，油膜的折射率n2=1.2，問：當(dāng)油膜中心最高點(diǎn)與玻璃片上表面相距h=8.0×102nm

時(shí)，(1)干涉條紋如何分布？(2)中心點(diǎn)的明暗程度如何?可見明紋的條數(shù)及各明紋處膜厚?(3)若油膜展開條紋如何變化?33第33頁，共47頁，2023年，2月20日，星期四SL例2

如圖所示為測量油膜折射率的實(shí)驗(yàn)裝置,在平面玻璃片G上放一油滴，并展開成圓形油膜，在波長600nm的單色光垂直入射下，從反射光中可觀察到油膜所形成的干涉條紋。已知玻璃的折射率，n1=1.5，油膜的折射率n2=1.2，問：當(dāng)油膜中心最高點(diǎn)與玻璃片上表面相距h=8.0×102nm時(shí)，(1)干涉條紋如何分布？(2)中心點(diǎn)的明暗程度如何?可見明紋的條數(shù)及各明紋處膜厚?(3)若油膜展開條紋如何變化?G無半波損失解：明紋(2)(1)

條紋為同心圓內(nèi)疏外密油膜邊緣k=0,e0=0明紋34第34頁，共47頁，2023年，2月20日，星期四SLG無半波損失油膜邊緣k=0,e0=0明紋由于h=8.0×102nm，可觀察到四條明紋。(2)例2

如圖所示為測量油膜折射率的實(shí)驗(yàn)裝置,在平面玻璃片G上放一油滴，并展開成圓形油膜，在波長600nm的單色光垂直入射下，從反射光中可觀察到油膜所形成的干涉條紋。已知玻璃的折射率，n1=1.5，油膜的折射率n2=1.2，問：當(dāng)油膜中心最高點(diǎn)與玻璃片上表面相距h=8.0×102nm時(shí)，(1)干涉條紋如何分布？(2)中心點(diǎn)的明暗程度如何?可見明紋的條數(shù)及各明紋處膜厚?(3)若油膜展開條紋如何變化?35第35頁，共47頁，2023年，2月20日，星期四SLG無半波損失

當(dāng)油滴展開時(shí)，厚度e減少，干涉明紋級數(shù)變小，出現(xiàn)的明紋數(shù)目減少，間距增大，中心處明暗交替出現(xiàn)。(3)例2

如圖所示為測量油膜折射率的實(shí)驗(yàn)裝置,在平面玻璃片G上放一油滴，并展開成圓形油膜，在波長600nm的單色光垂直入射下，從反射光中可觀察到油膜所形成的干涉條紋。已知玻璃的折射率，n1=1.5，油膜的折射率n2=1.2，問：當(dāng)油膜中心最高點(diǎn)與玻璃片上表面相距h=8.0×102nm

時(shí)，(1)干涉條紋如何分布？(2)中心點(diǎn)的明暗程度如何?可見明紋的條數(shù)及各明紋處膜厚?(3)若油膜展開條紋如何變化?36第36頁，共47頁，2023年，2月20日，星期四作業(yè)練習(xí)十三、四37第37頁，共47頁，2023年，2月20日，星期四14-5邁克爾遜干涉儀38第38頁，共47頁，2023年，2月20日，星期四邁克耳遜在工作

邁克耳孫（A.A.Michelson）因創(chuàng)造精密光學(xué)儀器，用以進(jìn)行光譜學(xué)和度量學(xué)的研究，并精確測出光速，獲1907年諾貝爾物理獎(jiǎng)。美籍德國人39第39頁，共47頁，2023年，2月20日，星期四40第40頁，共47頁，2023年，2月20日，星期四單色光源反射鏡M1反射鏡M2邁克耳遜干涉儀G與M成450M2移動(dòng)導(dǎo)軌分光板G1

補(bǔ)償板G241第41頁，共47頁，2023年，2月20日，星期四1單色光源反射鏡M1反射鏡M2G1

G2M1的像M’1形成等傾圓環(huán)狀干涉條紋42第42頁，共47頁，2023年，2月20日，星期四M1的像M’1單色光源反射鏡M1反射鏡M2G1

G2形成劈尖等厚干涉條紋2M1與M2有一傾角43第43頁，共47頁，2023年，2月20日，星期四邁克爾孫干涉儀的主要特性

兩相干光束在空間完全分開，可通過移動(dòng)反射鏡或在光路中加入介質(zhì)片的方法改變兩光束的光程差。移動(dòng)反射鏡單色光源反射鏡M1反射鏡M2G1

G2M1的像M’1△d44第44頁，共47頁，2023年，2月20日，星期四M1與M’1距離變化時(shí)，干涉條紋的移動(dòng)(1)距離變大時(shí)，圓形干涉條紋從中心一個(gè)個(gè)長出,并向外擴(kuò)張,干涉條紋變密。條紋朝厚度相等的方向移動(dòng)。1M’1與M2平行(2)距離變小時(shí)，圓形干涉條紋一個(gè)個(gè)向中心縮進(jìn),干涉條紋變稀。--等傾干