dch1.7等厚干涉2010

1、， 装置1 单色点光源所引起的等厚干涉条纹第一章 光的干涉（Interference of Optics）1.7 等厚干涉（Amplitude-splitting interference(2) equal thickness interference）1 单色点光源所引起的等厚干涉条纹点光源S置于透镜L1的焦点处，则平行光束ab沿一定方向照射薄膜。那么两束反射的平行光就将以不同方向传播。第一章 光的干涉（Interference of Optics）1.7 等厚干涉（Amplitude-splitting interference(2) equal thickness interferenc

2、e）1 单色点光源所引起的等厚干涉条纹， 光程差：第一章 光的干涉（Interference of Optics）1.7 等厚干涉（Amplitude-splitting interference(2) equal thickness interference）1 单色点光源所引起的等厚干涉条纹， ， 两束反射光c1和a2通过表面C时的光程差。2sin22)(122122012inndCDnBCABn正入射时，i1=0， 2202dn作AD 光线c，则第一章 光的干涉（Interference of Optics）1.7 等厚干涉（Amplitude-splitting interferenc

3、e(2) equal thickness interference）， ， ， 等厚干涉条纹1 单色点光源所引起的等厚干涉条纹等厚干涉条纹 第一章 光的干涉（Interference of Optics）1.7 等厚干涉（Amplitude-splitting interference(2) equal thickness interference）， ， ， ， 对于薄膜表面不同的入射点，i1是相同的，应。d0 j 但d0不同，故薄膜表面各点经透镜L2所成的像明暗不同，形成平行于尖劈棱的直条纹，即等厚干涉条纹。220cos2injd式 中，i2、n2、 一定，d0与j级对1 单色点光源所引起

4、的等厚干涉条纹零级对应于尖劈的棱。第一章 光的干涉（Interference of Optics）1.7 等厚干涉（Amplitude-splitting interference(2) equal thickness interference）1n1nnSMDTL劈尖角劈尖角 劈劈 尖尖bd上板的上板的下表面下表面下板的下板的上表面上表面22nd, 2 , 1j ,j明纹明纹, 1 , 0,2) 12 (jj暗纹暗纹1n1nnd22ndLn1nD劈尖干涉劈尖干涉nn 1dnj2)21(nj2（明纹）（明纹）（暗纹）（暗纹）bb2/n讨论讨论2 ( (1) )棱边处棱边处0d为暗纹为暗纹.22

5、1nddii( (2) )相邻明纹（暗纹）相邻明纹（暗纹）间的厚度差间的厚度差LDb2Ln1nD劈尖干涉劈尖干涉nn 1bb2/Ln1nD劈尖干涉劈尖干涉nn 1bb2/LnbLbD22 ( (3) )条纹间距条纹间距nb2 ( (4 ) )干涉条纹的移动干涉条纹的移动 例例 现有两块折射率分别为现有两块折射率分别为1.451.45和和1.621.62的的玻璃板，使其一端相接触，形成夹角玻璃板，使其一端相接触，形成夹角 的尖劈。将波长为的尖劈。将波长为 550 nm 550 nm 的单色光垂直的单色光垂直投射在劈上，并在上方观察劈的干涉条纹。投射在劈上，并在上方观察劈的干涉条纹。 （1 1）试

6、求条纹间距；）试求条纹间距； （2 2）若将整个劈浸入折射率为）若将整个劈浸入折射率为 1.52 1.52 的杉木油中，则条纹的间距变成多少？的杉木油中，则条纹的间距变成多少？ （3 3）定性说明当劈浸入油中后，干涉）定性说明当劈浸入油中后，干涉条纹将如何变化？条纹将如何变化？6 解解（1）干涉相长的条件为）干涉相长的条件为 相邻两亮条纹对应的薄膜厚度差为相邻两亮条纹对应的薄膜厚度差为 对于空气劈，对于空气劈，n = 1 , 则则j22nd02nddd010202ddd01020 xdtansin0 xddd00102 由此可得：由此可得： （2）浸入油中后，条纹间距变为）浸入油中后，条纹间距

7、变为 （3）浸入油中后，两块玻璃板相接触端，由于无）浸入油中后，两块玻璃板相接触端，由于无额外光程差，因而从暗条纹变成亮条纹。相应的额外光程差，因而从暗条纹变成亮条纹。相应的条纹间距变窄，观察者将看到条纹向棱边移动。条纹间距变窄，观察者将看到条纹向棱边移动。2x)mm(158.01806062105502x6)mm(104. 052. 1158. 0nx2nx( (2) )测膜厚测膜厚Si0d1n2n2SiO( (1) )干涉膨胀仪干涉膨胀仪0d102nNdd2Nd e ( (3) )检验光学元件表面的平整度检验光学元件表面的平整度2sinbbbe6231b b因为厚度相同的地方对应同一条干涉

8、条纹，所以如因为厚度相同的地方对应同一条干涉条纹，所以如果条纹偏向膜（空气）厚的部分，说明平面上有凸果条纹偏向膜（空气）厚的部分，说明平面上有凸起；如果条纹偏向膜（空气）薄的部分，说明平面起；如果条纹偏向膜（空气）薄的部分，说明平面上有凹坑。上有凹坑。1nn1nLd空气空气 1n( (4) )测细丝的直径测细丝的直径bLndbnLd22sintanb由一块平板玻璃和一平凸透镜组成由一块平板玻璃和一平凸透镜组成d22 d光程差光程差 牛顿环（牛顿环（Newton s ring）是一种用分振幅）是一种用分振幅的方法实现的定域等厚干涉现象，是牛顿的方法实现的定域等厚干涉现象，是牛顿在进一步考察胡克研

9、究的肥皂泡薄膜的色在进一步考察胡克研究的肥皂泡薄膜的色彩问题时提出来的。其中最有价值的成果彩问题时提出来的。其中最有价值的成果是，发现通过测量同心圆的半径就可算出是，发现通过测量同心圆的半径就可算出凸透镜和平面玻璃板之间对应位置空气层凸透镜和平面玻璃板之间对应位置空气层的厚度，但由于他主张光的微粒说而未能的厚度，但由于他主张光的微粒说而未能对它作出正确的解释。直到十九世纪初，对它作出正确的解释。直到十九世纪初，托马斯托马斯杨才用光的干涉原理解释了牛顿环杨才用光的干涉原理解释了牛顿环现象，并参考牛顿的测量结果计算了不同现象，并参考牛顿的测量结果计算了不同颜色的光波对应的波长和频率。颜色的光波对应

10、的波长和频率。 牛顿环干涉图样牛顿环干涉图样显微镜显微镜SLRrdM 半透半透半反镜半反镜TR), 2 , 1(jj明纹明纹)1 0( 2) 12 (，jj暗纹暗纹rd22 d光程差光程差R22222)(ddRdRRr02ddRRdRr)2(2rdRjr)21( jRr暗环半径暗环半径明环半径明环半径 ( (1) )从反射光中观测，中心点是暗点还从反射光中观测，中心点是暗点还是亮点？从透射光中观测，中心点是暗点是亮点？从透射光中观测，中心点是暗点还是亮点？还是亮点？ ( (2) )属于等厚干涉，条纹间距不等，为属于等厚干涉，条纹间距不等，为什么？什么？), 2 , 1 , 0(j暗环半径暗环半

11、径明环半径明环半径), 3 , 2 , 1(jRjr)21( jRr讨讨论论 ( (4) )应用例子应用例子:可以用来测量光波波长，可以用来测量光波波长，用于检测透镜质量，曲率半径等用于检测透镜质量，曲率半径等. ( (3) )将牛顿环置于将牛顿环置于 的液体中，条的液体中，条纹如何变化？纹如何变化？1n把牛顿环装置把牛顿环装置(都是用折射率为都是用折射率为1.5的玻璃制的玻璃制成成)由空气搬入折射率为由空气搬入折射率为1.33的水中，则干涉的水中，则干涉条纹将如何改变条纹将如何改变?rnnkRr 解解变密变密RrjRrk2Rmjrmk)(2mrrRkmk22r2等厚干涉花样等倾干涉花样2n3

12、n321nnn1nnn半波损失需具体问题具体分析半波损失需具体问题具体分析. 牛顿环实验装置中，平板玻璃板是由两部牛顿环实验装置中，平板玻璃板是由两部分组成，（冕玻璃的折射率为、重火石为）分组成，（冕玻璃的折射率为、重火石为）透镜用冕玻璃制成，而透镜与玻璃之间充透镜用冕玻璃制成，而透镜与玻璃之间充满二硫化碳，试问由此而成的牛顿环花样满二硫化碳，试问由此而成的牛顿环花样如何？如何？ 思考思考 ？， 白光入射对于某一指定入射角i1，其叠加结果，某些波2薄膜色， 02011221222)23(2)21(sindjdjinn长的光强最大，某些波长的光强最小，还有某些波长的光强则介于其间，即第一章 光的干涉（Interference of Optics）1.7 等厚干涉（Amplitude-splitting interferenc