薄膜干涉-課件

16四月2024薄膜干涉光程差為考慮半波損失，光程差為若兩束光都是由光疏媒質(zhì)向光密媒質(zhì)反射的，或都是由光密媒質(zhì)向光疏媒質(zhì)反射的，則不考慮半波損失；否則，應(yīng)考慮半波損失。2相長干涉與相消干涉—相長干涉—相消干涉光線垂直入射時(shí)，光程差為當(dāng)?shù)扔诎雮€(gè)波長的整數(shù)倍時(shí)，干涉相長；當(dāng)?shù)扔诎雮€(gè)波長的奇數(shù)倍時(shí)，干涉相消。32.劈尖干涉兩片疊放在一起的平板玻璃，其一端的楞邊相接觸，另一端被隔開，在上表面和下表面之間形成一空氣薄膜，稱為空氣劈尖。當(dāng)單色光垂直入射到劈尖上時(shí)，由空氣劈尖上、下表面反射的光相干疊加，形成干涉條紋。

空氣劈尖4干涉條紋的形成LSMT.W

adkdk+1明紋中心暗紋中心5利用薄膜干涉中，光垂直入射干涉相長和干涉相消條件，得—明紋條件—暗紋條件同一明紋或暗紋都對(duì)應(yīng)相同厚度的空氣層，故為等厚條紋。6利用式子得厚度差為光在劈尖介質(zhì)中波長的1/2。兩相鄰明紋（或暗紋）對(duì)應(yīng)空氣層厚度差

adkdk+1明紋中心暗紋中心兩相鄰明、暗紋厚度差為

。7(1)同一厚度d

對(duì)應(yīng)同一級(jí)條紋——等厚條紋。(5)測表面不平整度。(3)空氣劈尖頂點(diǎn)處是一暗紋。(4)可測量小角度θ、微小直徑

D

等。(2)兩相鄰明紋（或暗紋）滿足，θ愈小，條紋愈疏，θ愈大，條紋愈密。討論8例1為了測量一根細(xì)的金屬絲直徑D，按圖辦法形成空氣劈尖，用單色光照射形成等厚干涉條紋，用讀數(shù)顯微鏡測出干涉明條紋的間距，就可以算出D。已知單色光波長為589.3

nm，測量結(jié)果是：金屬絲與劈尖頂點(diǎn)距離L=28.880mm，第1條明條紋到第31條明條紋的距離為4.295mm。求金屬絲直徑D。D9解條紋間距得金屬絲直徑D10例2根據(jù)薄膜干涉原理制成的測量固體線膨脹系數(shù)的干涉儀，證明樣品的線膨脹系數(shù)為其中，AB

，A′B′為平玻璃板，W

為待測樣品，入射光波長為，L0和L

分別為溫度為t0

和t

測得樣品長度，t0→t，有N

條條紋通過某一刻度線。11解溫度為t0

時(shí)，k

級(jí)暗紋處空氣層厚度溫度升到t

時(shí)空氣層厚度變化線膨脹系數(shù)12例3用劈尖干涉法檢測工件缺陷。單色光λ垂直入射，干涉條紋如圖，每一條紋彎曲部分的頂點(diǎn)與左邊條紋的直線部分的連線相切。工件表面與條紋變彎處對(duì)應(yīng)部分，是凸起還是凹陷？凸起的高度或凹陷的深度為多少？凹陷深度：解凹陷。等厚干涉，同一條紋上各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的空氣層厚度相等133.牛頓環(huán)SMTABOL用平凸透鏡與一平面玻璃相接觸構(gòu)成以觸點(diǎn)為圓心的等厚空氣劈尖。14

當(dāng)單色光垂直入射到劈尖上時(shí)，由空氣劈尖上、下表面反射的光相干疊加，形成干涉條紋。以接觸點(diǎn)為中心的任一圓周上，空氣層厚度相等,故條紋是等厚干涉條紋,稱為牛頓環(huán)。.dRCABr、d和R的關(guān)系略去二階小量d

2,得：或15明紋條件暗紋條件明紋半徑暗紋半徑161.由式子，可知離中心愈遠(yuǎn)，光程差增加愈快，牛頓環(huán)愈密。2.若接觸良好，中央為暗紋—半波損失。4.可用來檢測透鏡的曲率半徑誤差及其表面平整度。3.利用牛頓環(huán)可測透鏡的曲率。討論17例4用等厚干涉測量平凸透鏡的曲率半徑，若光的波長為589.3nm，用讀數(shù)顯微鏡測得牛頓環(huán)第k級(jí)暗紋的直徑Dk=6.220mm，第k+1級(jí)暗環(huán)直徑Dk+5=8.188mm，求透鏡的曲率半徑為多少？解暗環(huán)半徑18兩式相減平凸透鏡的曲率半徑19一、等傾干涉反射板透鏡屏幕薄膜20一、等傾干涉單色光入射薄膜時(shí)，薄膜上下表面反射后,光1和光2的光程差為考慮半波損失n1和n2確定后，取決于入射角i

的大小。211.同一入射角的光會(huì)匯聚于一個(gè)圓周上;因此到達(dá)圓周上各點(diǎn)的兩反射光的光程差（取決于入射角）都相同。4.透射光圖樣與反射光圖樣互補(bǔ)。3.使用面光源條紋更清楚明亮。2.等傾干涉條紋為一系列同心圓環(huán);內(nèi)疏外密;內(nèi)高外低。5.等傾干涉定域在無窮遠(yuǎn)。討論22例5增透膜問:若反射光相消干涉的條件中取k=0，膜的厚度為多少？此增透膜在可見光范圍內(nèi)有沒有增反？用波長λ=550nm,照相機(jī)鏡頭n3=1.55,其上涂一層n2=1.38的氟化鎂增透膜，光線垂直入射。23解:因?yàn)閚

1<n

2<

n

3,所以反射光經(jīng)歷兩次半波損失。反射光相干相消的條件是：取k=0，得氟化鎂增透膜的最小厚度為24例6氦氖激光器中的諧振腔反射鏡,要求對(duì)波長

=632.8nm的單色光反射率達(dá)99%以上,為此在反射鏡的玻璃表面上交替鍍上ZnS(n1=2.35)和低折射率的材料MgF2(n2=1.38)共十三層。求:每層膜的實(shí)際厚度？（按最小厚度要求）n1n1n1n2n2n225解:利用薄膜干涉原理，考慮在實(shí)際使用中光線垂直入射；有半波損失。MgF的最小厚度：ZnS的最小厚度：26例7空氣中肥皂膜（n2=1.33）厚d=375nm，在波長從380nm到750nm的太陽光幾乎垂直照射下，問（1）哪些波長的可見光在反射光中產(chǎn)生