薄膜劈尖牛顿环迈克耳孙干涉

1、11-3一、薄膜干涉的基本公式在透明介质（n1）中放入介质（n2）薄膜，薄膜下面为另一种介质（n3）。用扩展的面光源照射薄膜，其反射和透射光如图所示。PLDC34E5A1B21光线a2与光线 a1的光程差为：半波损失项由折射定律和几何关系可得出：a1a2a2 当光线垂直入射时当 时当 时3 透射光的光程差注意：透射光和反射光干涉具有互补 性 ，符合能量守恒定律.PLDC34E5A1B24一 杨氏干涉条纹d d n=11.光程差：2.明暗条纹位置复 习dd暗纹 明纹5二、薄膜干涉透射光反射光垂直入射6 反射光附加光程差的确定当 或 时，没有当反射光有附加光程差时，透射光则无；当反射光无附加光程差

2、时，透射光有。当 或 时 ，有 7 例 一油轮漏出的油(折射率n1=1.20)污染了某海域, 在海水(n2=1.30)表面形成一层薄薄的油污. (1)如果太阳正位于海域上空，一直升飞机的驾驶员从机上向正下方观察，他所正对的油层厚度为460 nm,则他将观察到油层呈什么颜色? (2)如果一潜水员潜入该区域水下，并向正上方观察，又将看到油层呈什么颜色？8解反射加强的光波长为：从上面观察油膜呈绿色。绿光92）从下面观察油膜呈什么颜色？d=460nm.透射极大的光波长为：从下面观察油膜呈紫红色。反射极小的光透射极大红光紫光10二、增透膜和增反膜111）增透膜-能使某种波长的光全部透过而无反射。 使薄膜

3、上、下表面反射光符合干涉相消的条件来减少反射，从而使透射增强。在n1 n2 n3且垂直入射的条件下，增透膜厚度为一定厚度的增透膜只适合于某一种或几种波长的光。12 使薄膜上、下表面反射光符合干涉相长的条件来减少透射，从而使反射增强。在n1 n2 n3且垂直入射的条件下，增反膜厚度为一定厚度的增反膜只适合于某一种或几种波长的光。2)增反膜-能使某种波长的光全部反射而无透过13问：若反射光相消干涉的条件中取 k=1，膜的厚度为多少？此增透膜在可见光范围内有没有增反？例2例：用波长 ，照相机镜头n3=1.5，其上涂一层 n2=1.38的氟化镁增透膜，光线垂直入射。nm550=l21222/)(l+=

4、kdn解：因为 ，所以反射光经历两次半波损失。反射光相干相消的条件是：321nnn n )a1、2两束反射光来自同一束入射光，它们可以产生干涉。17S劈尖角劈尖的实验装置18一、 劈尖干涉夹角很小的两个平面所构成的薄膜空气劈尖实心劈尖 平行单色光垂直照射实心劈尖上，上、下表面的反射光将产生干涉，厚度为d 处，两相干光的光程差为19实心劈尖：n1=1,垂直入射i=0干涉条件劈尖上厚度相同的地方，两相干光的光程差相同，对应一定k值的明或暗条纹。实心劈尖（明纹）（暗纹）20劈尖干涉（明纹）（暗纹）讨论 (1)棱边处为暗纹.21(2)相邻明纹（暗纹）间的厚度差（明纹）（暗纹）22劈尖干涉 (3)条纹间

5、距细丝的直径23 (4 )干涉条纹的移动24 例 1 波长为680 nm的平行光照射到L=12 cm长的两块玻璃片上，两玻璃片的一边相互接触 ，另一边被厚度=0.048 mm的纸片隔开. 试问在这12 cm长度内会呈现多少条暗条纹 ?解共有142条暗纹25劈尖干涉总结 明纹暗纹条纹间距劈尖干涉26空气 (1)测细丝的直径 劈尖干涉的应用测出从劈尖的棱边到细丝所在处的条纹总数N，即可得到细丝的直径D：劈尖任意相邻两明（或暗）条纹中心对应的薄膜厚度差：细丝的直径27(2)测膜厚SiO2: n=1.5Si: n=3.42注意棱边处出现明纹28 (3)检验光学元件表面的平整度b条纹下弯的偏离量；b 正

6、常条纹的间距。29 待测样品受热膨胀，将引起干涉条纹的平移。每上移0/2，条纹移动一级。如果观察到某处干涉条纹移过了N 条，即表明样品膨胀了N0/2。(4)干涉膨胀仪30一、薄膜干涉反射光复 习增透膜 增反膜31二、劈尖干涉明纹暗纹条纹间距劈尖干涉32 牛顿环实验装置牛顿环干涉图样显微镜SLM 半透半反镜T二、牛顿环33由一块平板玻璃和一平凸透镜组成光程差34R明纹暗纹rd光程差35略去d 2各级明、暗干涉条纹的半径为：随着牛顿环半径的增大，条纹变得越来越密。d=0处,两反射光的光程差为/2，中心处为暗斑。暗环半径明环半径Rrd36 (1)从反射光中观测，中心点是暗点还是亮点？从透射光中观测，

7、中心点是暗点还是亮点？ (2)属于等厚干涉，条纹间距不等，为什么？暗环半径明环半径讨论37 (4)应用例子:可以用来测量光波波长，用于检测透镜质量，曲率半径等. (3)将牛顿环置于 的液体中，条纹如何变？工 件标 准 件38 测量透镜的曲率半径K级暗纹39SL 例 如图所示为测量油膜折射率的实验装置，在平面玻璃片G上放一油滴，并展开成圆形油膜，在波长 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已知玻璃的折射率为 ，油膜的折射率G问：当油膜中心最高点与玻璃片的上表面相距 时，干涉条纹是如何分布的？可看到几条明纹？明纹所在处的油膜厚度为多少 ?40SLG解 条纹为同心圆明纹41油膜

8、边缘由于 故可观察到四条明纹 .42总结:劈尖，牛顿环 (1)干涉条纹为光程差相同的点的轨迹，即厚度相等的点的轨迹.43 (3)条纹的动态变化分析（ 变化时） (2)劈尖条纹等间距，牛顿环条纹内疏外密。44(4)半波损失需具体问题具体分析.END45解：如图，设第K级条纹的牛顿环半径为rk，该处的光程差为一个折射率为=1.5的透明球冠，其球面半径为R，放在一个n2=n1=1.5,n3=1.75的两种透明物质的两矩形块上，组成一个小角劈尖。求:(1)劈尖为空气时，牛顿环的第k级明纹半径。例题判断是否有半波损失的附加项？分析46对亮纹有即：故lRkrk)21(-=（k=1,2,-）为以接触点为中心

9、的同心圆环，而中心处则为暗纹分析暗纹，得出47（2）若劈尖中充满n4=1.6的透明物质时，牛顿环如何变化？（设用波长为的单色光正入射）则光程差为解：当在劈尖中充满n4=1.6的透明物质时，右侧左侧左侧 有附加光程差右侧 无附加光程差1.51.61.51.7548对于左右两侧，可分别求出其第k级明暗纹半径:4950单色光源反射镜 反射镜一 迈克耳孙干涉仪与 成 角补偿板 分光板 移动导轨11-5 迈克耳孙干涉仪51反射镜 反射镜单色光源光程差 的像52当 不垂直于 时，可形成劈尖型等厚干涉条纹.反射镜 反射镜单色光源53干涉条纹移动数目迈克尔孙干涉仪的主要特性 两相干光束在空间完全分开，并可用移动反射镜或在光路中加入介质片的方法改变两光束的光程差.移动距离移动反射镜54 干涉条纹的移动 当 与 之间距离变大时 ，圆形干涉条纹从中心一个个长出, 并向外扩张, 干涉条纹变密; 距离变小时，圆形干涉条纹一个个向中心缩进, 干涉条纹变稀 .55插入介质片后光程差光程差变化干涉条纹移动数目介质片厚度光程差56 长的玻璃管，其中一个抽成真空， 另一个则储有压强为 的空气 , 用以测量空气的折射率 . 设所用光