薄膜干涉-等厚条纹解析PPT幻灯片课件

1、第三第三章章 干涉干涉3 3 薄膜干涉一薄膜干涉一等厚条等厚条纹纹一一 薄膜干涉概述薄膜干涉概述相干光的产生相干光的产生波阵面分割法波阵面分割法*光源光源1s2s振幅分割法振幅分割法获相干光获相干光波振面分割法波振面分割法杨氏双缝杨氏双缝菲涅尔双镜菲涅尔双镜劳埃德镜劳埃德镜振幅分割法振幅分割法薄膜干涉薄膜干涉劈尖干涉劈尖干涉牛顿环干涉牛顿环干涉1第三第三章章 干涉干涉3 3 薄膜干涉一薄膜干涉一等厚条等厚条纹纹（1）分振幅干涉）分振幅干涉透明介质分界面多次反射光透明介质分界面多次反射光或多次透射光之间的干涉或多次透射光之间的干涉（2）干涉的空间区域）干涉的空间区域薄膜上下表面的广阔交叠区薄膜上

2、下表面的广阔交叠区域里都能发生干涉域里都能发生干涉（3）观察条纹的方法）观察条纹的方法屏幕接收、光具组成像或眼睛直接观察屏幕接收、光具组成像或眼睛直接观察（4）薄膜干涉的分类：）薄膜干涉的分类：等倾条纹等倾条纹等厚条纹等厚条纹2第三第三章章 干涉干涉3 3 薄膜干涉一薄膜干涉一等厚条等厚条纹纹二二 薄膜表面的等厚条纹薄膜表面的等厚条纹n1n2nhPACQ1iiB( )()()()()()()()L PQABPQPQAQPABPCPABP ( )2cosL Pnhi（3）有无半波损失只影响条纹的绝对级次，不影响条）有无半波损失只影响条纹的绝对级次，不影响条纹的形状、间隔和反衬度。纹的形状、间隔和

3、反衬度。（2）满足）满足 或或 时有半波损失。时有半波损失。12nnn12nnn（1） 是折射角，不是入射角。是折射角，不是入射角。i注意：注意：3第三第三章章 干涉干涉3 3 薄膜干涉一薄膜干涉一等厚条等厚条纹纹( )2cosL Pnhi相干极大相干极大相干极小相干极小k1()2kh 相干极大相干极大相干极小相干极小2 coskni(21)4 coskni注意：注意： （1）实际讨论中最多的是正入射即）实际讨论中最多的是正入射即0i 没有半波损失时：没有半波损失时：( )2L Pnh2hn （2）薄膜上厚度相等的各点的轨迹称为）薄膜上厚度相等的各点的轨迹称为等厚线等厚线干干涉条纹沿着等厚线分

4、布，称为涉条纹沿着等厚线分布，称为等厚干涉条纹等厚干涉条纹.4第三第三章章 干涉干涉3 3 薄膜干涉一薄膜干涉一等厚条等厚条纹纹三三 应用（一）应用（一）劈形薄膜的等厚条纹劈形薄膜的等厚条纹2hn 相邻等厚条纹对应的厚度差相邻等厚条纹对应的厚度差2hxn x2hxn 劈形空气薄膜劈形空气薄膜1n 1）等厚条纹的形状、走向和间隔）等厚条纹的形状、走向和间隔5第三第三章章 干涉干涉3 3 薄膜干涉一薄膜干涉一等厚条等厚条纹纹测量楔角和细丝的直径测量楔角和细丝的直径2）楔形薄膜的应用）楔形薄膜的应用Ln1nDnn 1/2bb2DLLb2,1nb测薄膜厚度测薄膜厚度12nNeise1n2n2ios6第

5、三第三章章 干涉干涉3 3 薄膜干涉一薄膜干涉一等厚条等厚条纹纹检测平板玻璃表面的光洁度检测平板玻璃表面的光洁度判断平板平移方向和平移量判断平板平移方向和平移量干涉条纹的移动干涉条纹的移动检测楔形薄膜交楞的位置检测楔形薄膜交楞的位置7第三第三章章 干涉干涉3 3 薄膜干涉一薄膜干涉一等厚条等厚条纹纹被检体被检体被检体被检体0ll干涉膨胀仪干涉膨胀仪2Nl 8第三第三章章 干涉干涉3 3 薄膜干涉一薄膜干涉一等厚条等厚条纹纹Lnb解解nb253. 1m104 . 21082m1089. 5357nbn2 例例 1 有一玻璃劈尖有一玻璃劈尖 , 放在空气中放在空气中 , 劈尖夹劈尖夹角角, 用波长

6、用波长 的单色光垂直的单色光垂直入射时入射时 , 测得干涉条纹的宽度测得干涉条纹的宽度 , 求求 这玻这玻璃的璃的 折射率折射率.rad1085nm589mm4 . 2b9第三第三章章 干涉干涉3 3 薄膜干涉一薄膜干涉一等厚条等厚条纹纹牛顿环实验装置牛顿环实验装置显微镜显微镜SLRrd M半透半透半反镜半反镜T四四 应用（二）应用（二）牛顿环牛顿环牛顿环干涉图样牛顿环干涉图样10第三第三章章 干涉干涉3 3 薄膜干涉一薄膜干涉一等厚条等厚条纹纹d由一平板玻璃和一平凸透镜组成由一平板玻璃和一平凸透镜组成光光程程差差22d), 2 , 1(kk明环明环(21)(0,1,)2kk暗环暗环1 1）明

7、环半径和暗环半径）明环半径和暗环半径11第三第三章章 干涉干涉3 3 薄膜干涉一薄膜干涉一等厚条等厚条纹纹R22d), 2 , 1(kk明明环环(21)(0,1,)2kk暗暗环环rd), 2 , 1 , 0(k暗环半径暗环半径明环半径明环半径), 3 , 2 , 1(k1()2rkRrk R22222)(ddRdRRr20Rdd，2rdR 12第三第三章章 干涉干涉3 3 薄膜干涉一薄膜干涉一等厚条等厚条纹纹2 2）牛顿环的特点）牛顿环的特点中心条纹的级次低，边缘条纹级次高；中心条纹的级次低，边缘条纹级次高；中心条纹稀疏，边缘条纹中心条纹稀疏，边缘条纹密集；密集；1()kkrr11()2kRr

8、kk（空气）牛顿环中心点是暗点；（空气）牛顿环中心点是暗点；空气层厚度变化，空气层厚度变化，干涉条纹间隔不变。干涉条纹间隔不变。 与与 无关无关12kRrkkhkRrn若非空气牛顿环，空隙是折射率是若非空气牛顿环，空隙是折射率是 的介质，则公式变为（以暗环为例）的介质，则公式变为（以暗环为例）n13第三第三章章 干涉干涉3 3 薄膜干涉一薄膜干涉一等厚条等厚条纹纹Rr测量透镜的曲率半径测量透镜的曲率半径kRrk2Rmkrmk)(2mrrRkmk22r23 3）牛顿环的应用）牛顿环的应用14第三第三章章 干涉干涉3 3 薄膜干涉一薄膜干涉一等厚条等厚条纹纹检测工件曲率半径检测工件曲率半径扩大扩大

9、收缩收缩15第三第三章章 干涉干涉3 3 薄膜干涉一薄膜干涉一等厚条等厚条纹纹2n3n321nnn1nnn一定要注意：一定要注意：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16第三第三章章 干涉干涉3 3 薄膜干涉一薄膜干涉一等厚条等厚条纹纹 例例2 平凸透镜平凸透镜 充以充以 的液体，若以单色光垂直照射，测得右的液体，若以单色光垂直照射，测得右边边 级亮纹的半径级亮纹的半径 ，右边，右边 级亮条纹级亮条纹的半径的半径 ，试求（，试求（1） 的值，（的值，（2）左边观）左边观察情况如何察情况如何10mR1341.50,1.75,nnn21.65n j56mmjr4mmjr 5j1n2

10、n2n3n4n解：解：222rrdRdR2222jrnjR2522(5)2jrnjR648nm形成亮条纹形成亮条纹的光程差的光程差17第三第三章章 干涉干涉3 3 薄膜干涉一薄膜干涉一等厚条等厚条纹纹SL1n2nh 例例3 如图所示为测量油膜折射率的实验装置如图所示为测量油膜折射率的实验装置 , 在在平面玻璃片平面玻璃片G上放一油滴，并展开成圆形油膜，在波上放一油滴，并展开成圆形油膜，在波长长 的单色光垂直入射下，从反射光中可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观察到油膜所形成的干涉条纹 . 已知玻璃的折射率，已知玻璃的折射率，50. 11n20. 12nnm100 .

11、82hnm600 问：当油膜中问：当油膜中心最高点与玻璃片的上表心最高点与玻璃片的上表面相距面相距 时，时，干涉条纹如何分布？可见干涉条纹如何分布？可见明纹的条数及明纹所在处明纹的条数及明纹所在处的膜厚的膜厚 ? 中心点的明暗程中心点的明暗程度如何度如何 ? , 油膜的折射率油膜的折射率G18第三第三章章 干涉干涉3 3 薄膜干涉一薄膜干涉一等厚条等厚条纹纹解解 1）条纹为同心圆）条纹为同心圆22nkdk, 2 , 1 , 0k油膜边缘油膜边缘0, 00dk明纹明纹kdnk22明纹明纹hrRodnm250, 11dknm500,22dk1n2n11.50n 21.20n 19第三第三章章 干涉

12、干涉3 3 薄膜干涉一薄膜干涉一等厚条等厚条纹纹rRohdnm750, 33dknm1000,44dk 由于由于 故可观察到四条明纹故可观察到四条明纹 .nm100 .82h20第三第三章章 干涉干涉3 3 薄膜干涉一薄膜干涉一等厚条等厚条纹纹六六 薄膜的颜色薄膜的颜色 增透膜和高反射膜增透膜和高反射膜1 1）薄膜干涉图样：）薄膜干涉图样：镜片上镀的膜、昆虫翅膀镜片上镀的膜、昆虫翅膀2 2）在玻璃上镀膜的目的：使其上、下表面对某种色）在玻璃上镀膜的目的：使其上、下表面对某种色光的反射光产生相消干涉，其结果是减少了该光的光的反射光产生相消干涉，其结果是减少了该光的反射，增加了它的透射。反射，增加了它的透射。21第三第三章章 干涉干涉3 3 薄膜干涉一薄膜干涉一等厚条等厚条纹纹3 3）增透膜厚度的计算）增透膜厚度的计算利用薄膜干