高二物理竞赛薄膜干涉课件

1、薄膜干涉干涉现象在日常生活中经常见到： 肥皂泡、肥皂膜、油膜等光在薄膜上下表面反射后相互叠加形成的干涉现象 薄膜干涉从上节内容可知，相干光源发出的光通过两条细缝可以形成一系列明亮或黑暗的干涉条纹图样。如果两列波长为 的单色波在细缝处同相，则有亮纹公式如果两列波长为 的单色波在细缝处反相，则有暗纹公式明暗条纹 亮？暗？求解干涉条纹图样的发光强度！例题 双缝干涉的波长解题思路： 由左图和已知条件可以得到第一级亮纹中紫色和红色的角位置，再利用亮纹公式求解波长。白光通过相距 的双缝，在距离双缝 处的屏上观察到了干涉图样。第一级条纹类似彩虹，两端分别是紫色和红色。紫色光位于离中央明纹中心 的位置，红色则

2、距离中央明纹中心 。请估算紫色光和红色光的波长。注意：利用小角度近似公式解：已经知道紫色光 ，利用亮纹公式可得红色光 ，可得双缝干涉光强分布合光强干涉项若其中则暗条纹双缝干涉光强分布明条纹薄膜干涉如何形成的？假定在水面上有一薄层其他材料的均匀薄膜，例如油膜，油膜折射率小于水的折射率 为什么要假定油膜折射率小于水的折射率？ 假设单色入射光垂直入射。一部分光在上表面A处反射，另一部分光穿过薄膜在下表面B处反射。下表面反射的光比上表面反射的光多走了路程ABC。 如果路程差 ABC等于一个或是整数个光在薄膜里的波长 ，上下表面反射的两列波到达人眼时恰好同相，发生相长干涉。薄膜上AC区域就会呈现明亮。

3、是薄膜折射率， 是光在真空里的波长 但如果路程差 ABC等于一个或是整数个光在薄膜里的半波长 ，上下表面反射的两列波到达人眼时恰好反相，发生相消干涉：薄膜上的AC区域就没有反射 。薄膜上AC区域就会呈现黑色。 白光照射到这样的薄膜上，在特定的观察角度上只有一种波长满足路程差ABC等于 （或者 ， 是整数）。对应于波长 （真空里的 ）的那种颜色看起来就会非常明亮。 如果在稍微不同的角度上观察，路程差ABC将会变大或减小，另外一种颜色的光将会发生相长干涉。 因此，一个外部光源（非点光源）发射出的白光，将会在薄膜上呈现一系列相互排列的明亮颜色。薄膜厚度的变化，也会影响路程差ABC，进而影响反射光的颜

4、色 开篇问题- 请猜一猜（a）油或肥皂的吸附物反射出各种颜色。（b）油或肥皂的化学成分吸附了各种颜色。（c）油或肥皂的折射率差异造成的散射。（d）光和油（或肥皂）水不规则混合界面的相互作用。（e）光波在油膜或肥皂薄膜上下表面的反射光，在一定的波长上形成相长干涉。想一想： 现在该怎样解释 ？牛顿环当一块弯曲的玻璃表面放置在一平面玻璃表面，无论是用白光（图中所示）还是单色光从上方照射下去，都会观察到一系列同心圆的干涉条纹。这些干涉条纹称作牛顿环 eA12反射光的光程差计算空气可近似取其中的空气间隙（相当于一层薄膜）的宽度从中心接触点到边缘是增加的，对于下表面的反射光而言，多走的额外路程（等于BCD

5、）也会发生变化 假定图中某处的空气间隙厚度为 ，则在该点空气薄膜下表面的反射光多走路程当路程差等于0， ， ， ， 等等，就会发生相长干涉和相消干涉，产生一系列明亮的彩色同心圆环。 给定半径上的颜色，是相长干涉的结果，在这个半径上其它的颜色部分或全部发生相消干涉。单色光照射，出现明暗圆环条纹。问题点：两块玻璃的接触点 A路程差是零，上下两个表面反射波是同相的，这儿应该是明亮的区域。但实际上这里是黑色的! 完全反相。 Why？ 实验已经证明： 只有其中一列波，例如上面的反射波突然相位发生反转波峰变成了波谷，才会发生这种情况。反射波相位改变了 ，或者半个周期。 光束从折射率小的媒介中垂直入射到折射率大的媒介上引起的反射光，将会发生 的相位改变或者半个周期的相位改变。 半个周期半波损失半波损失eA12重新计算反射光的光程差因此下表面反射