光學 等傾干涉.ppt

1、第 一 章,光的干涉,1.6 薄膜干涉 (Interference from Thin Films),一、透鏡不引起附加的光程差,1.6 分振幅薄膜干涉（一）等傾干涉,一、單色點光源引起的干涉現(xiàn)象,1、光程差,額外程差：無論n1n2 還是n1 n2，在兩反射光束中，始終存在半波損失，故有/2的額外程差,Interference of equal inclination,光程差：兩光束的光程差為,代入上式可得：,透射光的光程差,注意：透射光和反射光干涉具有互 補 性 ，符合能量守恒定律.,根據(jù)具體情況而定,反射光干涉圖樣 條紋可見度高，清晰,透射光干涉條紋 可見度低，不清晰,當光線垂直入射時,當

2、 時,當 時,2、干涉公式：,3、說明：,A、從下表面出射的折射光也可產(chǎn)生干涉現(xiàn)象；,B、反射光中還有經(jīng)過三、五、七次反射后從上表面出射的光束，但由于經(jīng)過多次反射，光強與a1,a2比較相當弱，疊加時幾乎不起有效作用，故只考慮a1,a2兩束光的干涉。,C、額外程差：無論n1n2 還是n1 n2，在兩反射光束中，始終存在半波損失。,D、由于,E、若額外程差取+/2，則j=1,2,3,4.,F、由于S為點光源且經(jīng)過透鏡，使成為一個方向的平行光，所以，S處只能成一個點（亮或暗點）。,解 (1),綠色,(2) 透射光的光程差,紅光,紫光,k=1時：,-綠色光,k=2時：,-紫外光，不可見,二、單色面光源

3、引起的干涉,1、等傾干涉：,可知，入射角相等的點對應的相同的光程差，而由i1唯一確定，所以，i1相同的點具有相同的光強，從而形成同一級條紋。,定義：由具有相同入射角（或傾角）的光束疊加而形成同 一級條紋的薄膜干涉稱為等傾干涉。,薄膜干涉的圖樣,單色面光源所引起的等傾干涉條紋,薄膜干涉的圖樣,薄膜干涉的圖樣,2、干涉條紋形狀：,在L2的焦平面上以其焦點為園心的一組明暗相間的同心園環(huán)。,3、干涉條紋特點：,A、干涉公式：,時 干涉相長 亮環(huán),時 干涉相消 暗環(huán),B、i1=i2=0時，在屏上形成中央條紋（注意：并非零級條紋）；,C、條紋干涉級內高外低；,D、干涉條紋間距不等：內疏外密；,設i2對應j

4、級條紋，i2對應j+1級條紋，則由干涉公式有：,當d0連續(xù)增大時，所有條紋向外移動；當d0連續(xù)減小時，所有條紋向內移動。,兩式相減有：,當i2很小時，cosi2可按級數(shù)展開且略去高次項有,E、條紋隨薄膜厚度的變化：,這樣，當2n2d0改變一個，即d0改變/2n2時，在中心處冒出或消失一個條紋,對一認定干涉級j的條紋，由于,n2一定，d0cosi2=const,當d每改變/2n,中心吐出一個亮斑，當膜厚d連續(xù)增大時,條紋向外擴張,中心不斷生出亮斑,就好象向外吐條紋一樣, 中心強度出現(xiàn)周期性變化，同時干涉場條紋變密。當d連續(xù)減少時,條紋向中心收縮,中心不斷有亮斑消失,即中心不斷吞條紋,當d每改變/

5、2n,中心吞進一個亮斑，同時干涉場條紋變疏。我們可以由吞吐條紋數(shù)求出d改變量,或由d改變量及吞吐條紋數(shù)求出值。,F、等傾干涉定域于無窮遠；,G、從下表面出射的光束仍能產(chǎn)生干涉，但由于第一次透 射光強遠強于以后的強度，故干涉條紋可見度很低；,H、當用激光作光源時，由于光束橫截面積很窄，為保證 條紋強度，在將其擴束，使其成為擴展光源。,等傾干涉的應用1,增透膜：,使某些顏色的單色光在表面的反射干涉相消，增加透射,如：照相機鏡頭呈現(xiàn)藍紫色 消除黃綠色的反射光。,例2. 折射率 n=1.50的玻璃表面涂一層 MgF2(n=1.38),為使它在 5500波長處產(chǎn)生極小反射，這層膜應多厚？,最薄的膜 j=0 ，此時,解：假定光垂直入射,(n1nn2), 不加/2,(j=0,1,2,)暗條紋,應用2 多層膜（增加反射） 使某些顏色的光反射本領高達99%， 而使透射減弱。,例3 氦氖激光器中的諧振腔反射