高二物理竞赛课件：迈克尔逊干涉仪

1、迈克尔逊干涉仪干涉仪测量精细长度：计算通过参考线的干涉条纹数目，或相关的部分条纹多层高反射膜HLZnSMgF2HLZnSMgF2 在玻璃上交替镀上光学厚度均为/4的高折射率ZnS膜和低折射率的MgF2膜，形成多层高反射膜。膜厚条件解题知识点：干涉 1、干涉效应2、相长干涉： 同相，两列波振幅相互叠加形成更大振幅。 波程差相差一个完整波长或任意整数倍波长。 3、相消干涉： 反相，两列波振幅反相叠加形成更小振幅。 波程差相差一个半波长或任意整数倍半波长。 4、半波损失： 额外半个波长的相位偏移发生在入射光从折射率小的媒介垂直入射到折射率大的媒介。 例题 无反射层光垂直入射到折射率（ ）的玻璃上 ，

2、为了消除波长在空气中约为 的反射光而采用折射率为 的 的涂层，求解 涂层的厚度是多少？MgF2玻璃n2= 1.38n1 =1.50n0 = 1 解题思路：直接按照上页解题知识点的概念和步骤进行解题。1、干涉效应：考虑到两束光线在透镜涂层的上下表面都有反射，射光线将会发生干涉。 2、相长干涉：本题要消除反射，所以不考虑相长干涉。 3、相消干涉：为了消除反射，我们需要光线1和光线2相互的相位相差半个周期从而反相引起相消干涉。相位差由光线2经过的波程差决定。 4、半波损失：光线1和2分别从透镜涂层上下表面反射回来时，都经历了半个周期的相位改变（在两个表面上都是折射率变大）。因此，没有多余的相位偏移发

3、生。解：净波程差完全取决于光线2在 涂层里多走的路程净波程差 等于 ，对应于相消干涉，而光在涂层里的波长为所以即得注：我们也可以令 ，由于要在最宽的角度内发生相消干涉，通常会选择最小的厚度。注：只有在可见光特定的波长上才会有完全的相消干涉。比它更长和更短的波长上只会有部分消除。 例题 在玻璃表面镀上一层 MgF2 薄膜，使波长为 =5500 的绿光全部通过。求：膜的厚度。解：使反射绿光干涉相消 由反射光干涉相消条件取m = 0MgF2玻璃n2= 1.38n1 =1.50n0 = 1 = 2 n2 e =(2m+1) /2= 996()n0 = 1 12n1n2问题：此时反射光呈什么颜色？2n2

4、e=m1=2n2e=8250取 m =12=2n2e/2=4125取m =2反射光呈现紫蓝色！由依据： 测表面不平度 测波长：已知、n，测L可得 测折射率：已知、，测L可得n 测细小直径、厚度、微小变化h待测块规标准块规平晶等厚条纹待测工件平晶薄膜干涉的应用：2）测膜厚1）干涉膨胀仪空气 3）检验光学元件表面的平整度4）测细丝的直径 例题 利用空气劈尖的等厚干涉条纹可以检测工 件表面存在的极小的加工纹路， 在经过精密加工的工件表面上放一光学平面玻璃，使其间形成空气劈形膜，用单色光照射玻璃表面，并在显微镜下观察到干涉条纹，abhbahek-1ek如图所示，试根据干涉条纹的弯曲方向，判断工件表面是凹的还是凸的；并证明凹凸深度可用下式求得 ：解:如果工件表面是精确的平面,等厚干涉条纹应该是等距离的平行直条纹，现在观察到的干涉条纹弯向空气膜的左端。因此，可判断工件表面是下凹的，如图所示。由图中相似直角三角形可: 所以: hbahek-1ekab思考题：条纹弯曲部