劈尖干涉PPT演示课件

前面讨论了薄膜厚度均匀时的干涉现象：等倾干涉。若薄膜厚度不均匀，光线入射在薄膜上所才产生的干涉现象：等厚干涉。本节讨论劈尖干涉与牛顿环，它们都是等厚干涉条纹。,1,非平行膜等厚干涉,2,一、劈尖干涉,1、装置,有两个表面很平的介质片（如玻璃片），一端相交，其间的夹角很小，形成一个劈尖形的透明薄膜，称为劈尖膜。,棱边,3,空气劈尖,装置,4,注意：经玻璃片反射后的光不能发生干涉。,单色平行光垂直照射劈尖，入射光经劈尖上、下表面反射，两束反射光在上表面相遇而产生干涉。,干涉条纹为平行于棱边的一系列明暗相间的直条纹。,5,明纹,暗纹,2、相干加强、相干减弱的条件,劈尖上厚度ek相同的地方，两相干光的光程差相同，对应同一级条纹。等厚干涉,当光垂直入射时，经劈尖上、下表面反射的两束反射光的光程差为：,6,ek为各级条纹处所对应的劈尖膜的厚度。,3、劈尖干涉条纹分布的特点,1）条纹的位置,7,棱边处：,为暗纹。,棱边处为级暗纹。,（棱边处出现明纹还是暗纹，要看膜外上下两面介质的折射率而定。）,有半波损失时，则：,8,3）相邻明纹(或暗纹)的间距,2）相邻明纹(或暗纹)所对应的薄膜厚度差,条纹等间距，变大时条纹变密，反之则变疏。,劈尖干涉条纹是一组平行于棱边的明暗相间的等间距的直条纹。,9,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。,4）干涉条纹的移动,10,11,相邻两条纹之间的光程差相差，对应的劈尖膜厚度相差为：,如果观察到某处干涉条纹（明纹或暗纹）移过了N条，即表明劈尖膜的厚度增加了N/2n。,当膜厚增加/2n的距离时，上下表面的反射光的光程差增加一个，条纹移动一级。,平移时：,12,5）劈尖干涉的应用,13,（3）检验光学元件表面的平整度,（4）测细丝的直径,14,二牛顿环,由一块平板玻璃和一曲率较小的平凸透镜组成。,用单色平行光垂直照射时，在“环状”劈尖层的上下两个表面的反射光干涉，产生牛顿环干涉条纹。,15,16,牛顿环,17,牛顿环实验装置,干涉条纹是以平玻璃与平凸透镜的接触点为圆心的明暗相间逐渐变密的一组同心圆。牛顿环,18,光程差,明环,暗环,相干加强、相干减弱的条件：,牛顿环的半径r：,19,牛顿环的半径r：,（暗环半径）,（明环半径）,20,两反射光的光程差=/2，为暗斑。,1）在牛顿环的中心e=0,讨论,21,2）随着牛顿环半径的增大，条纹变得越来越密。,两个相邻暗环的半径差：,当n=1时，,22,例：用氦氖激光器发出的波长为633nm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,23,迈克耳孙干涉仪,分束玻片,补偿玻片,反射镜,反射镜,M,1,观察屏,入射光线,24,单色光源,反射镜,反射镜,25,等倾和等厚光路,26,吐级,光程差,27,吞级,28,移级,29,解：,设空气的折射率为n,条纹移动一条时所对应的光程差的变化为一个波长。,例：10cm长的真空玻璃管A和B，A充气过程中观察到有107.2条条纹移动，求：空气的折射率。,所以：,光程差的变化：,30,例：在工件上放一标准平面玻璃，使其间形成一空气劈尖，并观察到弯曲的干涉条纹。试：根据条纹弯曲方向，判断工件表面上纹路是凹还是凸？并求：纹路深度H。,解：由于同一条纹下的空气薄膜厚度相同，由图的纹路弯曲情况知，,工件表面的纹路是凹下去的。,由图：H=asin因：lsin=/2,纹路深度为：,检验工件表面的平整度,31,测量金属细丝的直径,将金属丝夹在两薄玻璃片之间，形成劈尖，用单色平行光照射形成等厚干涉条纹。,由：,有：,金属丝直径为：,32,测量固体线膨胀系数,如果观察到某处干涉明纹（或暗纹）移过了N条，即样品高度增长了l，为:,根据线膨胀系数的定义,l0为样品在温度为