南京大学光学chapt33

1、3-5-2 振幅分割法(Amplitude splitting)薄膜干涉 1. 薄膜表面的反射和折射 nnaatarnnaatar反射系数 透射系数1A反射系数 透射系数iiq2图示：薄膜表面的反射和折射 对透明薄膜，入射角不太大时，反射率较小23411234aaratattatratr2atrtatr2tatr3atr3tatr4atr4tnnn3112345432透明薄膜反射光的干涉主要为 1 和 2 之间的双光束干涉同理，透射光的干涉也可近似看作为双光束干涉例如，透明玻璃 透明薄膜，入射角不大时，反射率很小(m=2)I0=a242薄膜干涉的规律-a. 反射光的干涉 qiABCnnn半波损

2、失 aarattr两个反射光波之间的光程差（位相差）tDi3-5-2 振幅分割法(Amplitude splitting)薄膜干涉 5干涉亮条纹： 干涉暗条纹： qinnnaarattrt6干涉条纹的对比度： 双光束干涉 :qnaarattrt薄膜反射干涉 ： 和7qnaarattrt透明薄膜的反射率 R = r 2 很小V 1例如 r2 = 0.04时 Ird8b. 透射光的干涉 qABCnnnaattr2atttD两透射光波之间的位相差：无半波损失 干涉亮条纹： 暗条纹： 9qABCnnnaattr2atttDItd透明膜：反射率 R = r2很小， 很小10IrdItd透射光：图示：透明

3、薄膜的干涉强度分布反射光：暗背景亮背景对透明薄膜, 通常观察反射光中的干涉条纹11反射干涉 透射干涉 光程差决定于膜厚、倾角nnnaattr2atttqinnnaarattrtiq反射光的干涉透射光的干涉123.等倾干涉(Interference of equal inclination)- 膜厚 t 恒定 只决定于入射角，同一级干涉条纹由 相同入射角的光束干涉形成i) 等倾条纹;ii) 定域于无穷远或透镜后焦面上qnnnt13*S1S2S3单色光源tn等倾干涉 条纹屏薄膜透镜等倾干涉可用面光源照明14图示：点光源和面光源照明 面光源等倾干涉容许面光源照明154.等厚干涉(Interferen

4、ce of equal tihickness)- 倾角q 恒定 等厚条纹; 定域于膜表面附近 图示：等厚条纹的形成 只决定于膜厚同级干涉条纹由相同厚度处的两反射光束形成等厚干涉可用面光源照明16一般情况下，光源到膜的距离远大于膜的大小和光源的大小，对于有限大小的面光源，膜上某点处来自光源上不同点的光线的光程差主要决定于该点的膜厚。 等厚干涉可用面光源照明17图示：等厚干涉图 18肥皂膜的干涉19劈形膜(wedge film)的干涉条纹图示：两平板玻璃间形成的劈形膜 平板玻璃空气膜 n = 120干涉亮条纹：x平行于Y方向的平行条纹y条纹的疏密: 等间距的平行条纹 21图示：两平板玻璃间劈形膜的

5、干涉条纹图22图示：平板平整度的检测 条纹？条纹条纹亮条纹位置：2324图示：Newton 环的形成 等厚干涉条纹- 牛顿环(Newtons rings) 25图示：Newton 环实验的参数 空气膜很薄 r, t R, 正人射 cosq 126亮条纹：暗条纹 中心处 r = 0球面半径 和测出Newton环半径即可确定球面半径27图示：利用Newton 环原理检测工件表面28薄膜干涉光程差决定于膜厚、倾角qnaarattrtnaattr2atttq等倾等厚293-6 Michelson 干涉仪 3-6-1 构造和光路 振幅分割型双光束干涉仪； 许多现代干涉计量仪器的基础。 图示： 不同方位看

6、到的Michelson 干涉仪装置 30B: beam-splitter(分束镜);C: compensator(补偿器);M1, M2: mirrors (反射镜)M1M231M1M2M2BCtP空气层 光程差 位相差 图示： Michelson 干涉仪的光路 面光源照明 323-6-2 Michelson 干涉条纹 M1M2M2BCtP时：等厚干涉条纹 1）M1 很靠近M2时 2）M1 离开M2较远时 厚度和倾角共同决定的条纹同心圆环等倾干涉条纹 33等倾条纹等厚+等倾条纹 图示：Michelson 干涉仪的条纹形状 34两光波强度相等， 条纹对比度 V = 1 M1M2M2BCtP35Michelson 干涉仪的等倾条纹 等倾条纹的分布规律： M2靠近M1时: M2离开M1时 条纹从中心向外冒出 1)t 改变/2 条纹改变1 级 t条纹向中心收缩qk 36M1M2M2BCtk 条纹变密 q 时，条纹变密 短波长，条纹密；长波长，条纹疏 q 时，t 时，2）t 不变37图示：Michel