14-(4-5)分振幅法产生的光的干涉

1 14 4分振幅法产生的光的干涉 2 多彩的油膜 绚丽的肥皂泡 一现象 奇特的放大镜 3 4 二形成原因 P 薄膜干涉 光波经过薄膜上下两表面反射后相互叠加而形成的干涉现象 称为薄膜干涉 5 1半波损失 三明暗纹公式 无半波损失 2次 M1 M2面 1次 M1面 1次 M2面 有半波损失 0次 6 2明暗纹公式 7 反射光的光程差 加强 减弱 8 反射光的光程差 折射光的光程差 注意 透射光和反射光干涉具有互补性 符合能量守恒定律 9 3注意 1 分清是透射光干涉还是反射光干涉 2 光路在传播过程中有无半波损失 3 干涉条件中k的取值 保证 10 四应用 等倾干涉 入射角i相同的入射光线 干涉的情况相同 这样的干涉叫做等倾干涉 如增透膜 增反膜 等厚干涉 入射光线在厚度相同的地方干涉情况相同 如劈尖干涉 牛顿环 1分类 11 当光线垂直入射时 有半波损失 如 干涉公式 无半波损失 如 12 等倾干涉 b 等倾干涉图样 2等倾干涉 膜厚e一定时 光程差只是入射倾角i的函数 此时条纹级次k与入射倾角i成一一对应关系 13 等倾干涉图样 等倾干涉条纹为一组中心疏 边缘密的不等间距的同心圆环 其干涉级次为内高外低 且中心级次最高 14 增透膜和增反膜 取k 0 例1已知空气的折射率为n1 1 0 氟化镁为折射率为n2 1 38 入射光波长为 720nm 为了增加透射率 镀氟化镁膜 求膜最小厚度 若厚度增加一倍呢 反射加强 解 反射光无半波损失 增反膜 反射减弱 15 各种相机镜头 16 1 劈尖干涉 劈尖内介质折射率n 狭缝很窄 入射光近似可看作垂直入射 3等厚干涉 实验装置 17 设每一干涉条纹对应的薄膜厚度分别为 18 讨论 明纹 暗纹 1 劈尖顶端 暗纹 2 第k级劈尖的厚度 3 相邻明纹 暗纹 间的厚度差 19 4 干涉条纹的移动 每一条纹对应劈尖内的一个厚度 当此厚度位置改变时 对应的条纹随之移动 所以 从视场中移动了m个条纹 薄膜厚度改变了 a 厚度增加时 条纹下移 厚度减小时 条纹上移 b 增加时 条纹下移 条纹数增加 减小时 条纹上移 条纹数减少 明 暗条纹总数不变 但差1劈尖端点处明暗交替 但 仍很小 20 5 条纹间距 明纹或暗纹 很小 条纹间距 明条纹数 暗条纹数 1 21 劈尖干涉的应用 22 23 纸 n2 1 应用 1 测量微小厚度 24 被检体 被检体 2 检查平面与直角 检验工件表面的平整度 凹 凸 25 被检体 被检体 标准角规 标准角规 26 2 牛顿环 由一块平板玻璃和一半径很大的平凸透镜组成 光程差 27 牛顿环实验装置和干涉图样 干涉图样 显微镜 S L M半透半反镜 T 28 光程差 暗环半径 明环半径 29 1 从反射光中观测 中心点是暗点还是亮点 从透射光中观测 中心点是暗点还是亮点 2 属于等厚干涉 条纹间距不等 为什么 讨论 以暗环为例 干涉级高的环间的间距小 即随着r的增加条纹变密 30 3 将牛顿环置于n 1的液体中 条纹如何变化 条纹将向内收缩 4 白光入射将出现由紫到红的彩色条纹 31 测量透镜的曲率半径 测量波长 5 应用 可以用来测量光波波长 用于检测透镜质量 曲率半径等 32 检查平面玻璃是否平坦或凹透镜的曲率是否符合要求 33 例2用氦氖激光器发出的波长为633 0nm的单色光做牛顿环实验 测得第个k暗环的半径为5 63mm 第k 5暗环的半径为7 96mm 求平凸透镜的曲率半径R 解 34 S L 例3如图所示为测量油膜折射率的实验装置 在平面玻璃片G上放一油滴 并展开成圆形油膜 在波长600nm的单色光垂直入射下 从反射光中可观察到油膜所形成的干涉条纹 已知玻璃的折射率 n1 1 5 油膜的折射率n2 1 2 问 当油膜中心最高点与玻璃片的上表面相距h 8 0 102nm时 1 干涉条纹如何分布 2 可见明纹的条数及各明纹处膜厚 3 中心点的明暗程度如何 4 若油膜展开条纹如何变化 G 无半波损失 35 解 明纹 由于h 8 0 102nm 故可观察到四条明纹 2 3 1 条纹为同心圆 当油滴展开时 厚度e减少 干涉明纹级数变小 出现明纹数目变小 间距增大 中心处明暗交替出现 4 36 例4 在一块光平玻璃板B上 端正地放一锥顶角很大的圆锥形平凸透镜A 在A B间形成劈角 很小的空气薄层 如图 当波长为 单色光垂直射向平凸透镜时 可以观测到透镜锥面上出现干涉条纹 求 1 画出干涉条纹的大致分布 并说明条纹主要特征 2 计算明暗条纹的位置 3 若平凸透镜稍向左倾斜 干涉条纹有何变化 37 1 干涉条纹特点 接触点是暗斑 干涉条纹是以接触点为圆心的一系列同心同环 38 例5 将平板玻璃覆盖在平凹柱面透镜的凹面上 曲率为R 1 若单色光平行垂直照射 观察反射光的干涉图样 试说明干涉条纹的形状及其分布情况 2 当照射光波长 1 5000A时 平凹透镜中央A处是暗条纹 然后连续改变照射光波长直到波长变为 2 6000A时 A处重新变为暗的 在5000A 6000A之间的光波照射不能使A处变暗 求A处平板玻璃和柱面之间空气间隙高度为多少 等厚干涉 39 平行于圆柱轴线的平行直条纹 两边对称分布 内疏外密 40 明暗条纹分布 41 若平板玻璃在下 上面放一凸柱面透镜 干涉条纹的形状 特点 平行圆柱轴线的平行直条纹 两边对称分布越向外级数越高 而且内疏内密 42 作业练习十三 四 43 14 5迈克尔逊干涉仪 44 迈克耳逊在工作 迈克耳逊 A A Michelson 因创造精密光学仪器 用以进行光谱学和度量学的研究 并精确测出光速 获1907年诺贝尔物理奖 美籍德国人 45 46 单色光源 反射镜M1 反射镜M2 迈克耳逊干涉仪 G与M成450 47 1 M1的像M 1 形成等倾圆环状干涉条纹 48 M1的像M 1 形成劈尖等厚干涉条纹 49 迈克尔逊干涉仪的主要特性 两相干光束在空间完全分开 可通过移动反射镜或在光路中加入介质片的方法改变两光束的光程差 移动反射镜 50 M1与M 1距离变化时 干涉条纹的移动 1 距离变大时 圆形干涉条纹从中心一个个长出 并向外扩张 干涉条纹变密 条纹朝厚度相等的方向移动 1M 1与M2平行 2 距离变小时 圆形干涉条纹一个个向中心缩进 干涉条纹变稀 等倾干涉 2M1与M2不平行 等厚干涉 51 当M2移动半个波长时 光程差改变一个波长 视场中将看到一条条纹移过 注意 当视场中看到N个条纹移过时 M2平移的距离为 应用 可测量光波的波长和微距 52 在光路中插入介质片后光程差的改变量 N 干涉条纹移动数目 介质片的折射率 M1 M2 G1 G2 M 1 53 用迈克耳逊干涉仪测气流 54 历史上迈克尔逊曾用此干涉仪测定红镉线的波长 150C 1atm的干燥空气中 1927年国际会议规定 1983年国际17届计量会议规定 C为光速 1960年国际会议规定 55 迈克耳逊干涉仪是许多光学仪器的核心 爱因斯坦赞誉道 我总认为迈克耳逊是科学中的艺术家 最大乐趣似乎来自实验本身的优美 的精湛 和所使用方法 他从来不认为自己在科学上是个严格的 专家 事实上的确不是 他的 但