波动光学第2讲等倾干涉等厚干涉牛顿环课件

波动光学第2讲——等倾干涉、等厚干涉、牛顿环17-3薄膜干涉17-4劈尖牛顿环主要内容1波动光学第2讲17-3薄膜干涉主要内容11、半波损失产生条件：光从光疏媒质进入光密媒质；反射光中产生半波损失。反射光存在半波损失反射光无半波损失而折射光都无半波损失薄膜干涉21、半波损失产生条件：光从光疏媒质进入光密媒质；反射光中产生2、薄膜干涉公式

单色光以入射角i从折射率为n1媒质进入折射率为媒质

n2的媒质。i①②32、薄膜干涉公式单色光以入射角i从折射率为ndir①②在薄膜的上下两表面产生的反射光①光、②光，满足相干光的条件，能产生干涉，经透镜汇聚，在焦平面上产生等倾干涉条纹。i从焦点P到CD波面，两条光的光程差为0，则在未考虑半波损失时①光、②光的光程差为：4dir①②在薄膜的上下两表面产生的反射光①光、②光diir①②ri5diir①②ri5考虑半波损失：i①②光程差不附加光程差附加未考虑半波损失时6考虑半波损失：i①②光程差不附加光程差附加未考虑半波损失时6光程差i①②由干涉的加强减弱条件加强减弱7光程差i①②由干涉的加强减弱条件加强减弱7等倾干涉条纹图样8等倾干涉条纹图样899LPo

r环

dnnn>nir·21Si

·ii条纹特点形状:一系列同心圆环

明暗:干涉条纹更加明亮越大条纹级次越小

条纹级次分布:

条纹间隔分布:内疏外密越大条纹越密

膜厚变化时，条纹的移动：10LPor环dnnn>nir·21Si·ii３、透射光的干涉Sa1aAEBa2Fb1b2PPBF反射光a1与a2是相干光，光程差：透射光b1与b2是相干光，光程差：反射光相互加强（减弱）时，透射光则相互减弱（加强），两者是互补的．11３、透射光的干涉Sa1aAEBa2Fb1b2PPBF4、镀膜技术

在光学器件中，由于表面上的反射与透射，在器件表面要镀膜，来改变反射与透射光的比例。可有增透膜，增反膜。例如：较高级的照相机的镜头由6个透镜组成，如不采取有效措施，反射造成的光能损失可达45%~90%。为增强透光，要镀增透膜，或减反膜。复杂的光学镜头采用增透膜可使光通量增加10倍。124、镀膜技术在光学器件中，由于表面上的反射与透射，◆增透膜光学镜头为减少反射光，通常要镀增透膜。

增透膜是使膜上下两表面的反射光满足减弱条件。减弱13◆增透膜光学镜头为减少反射光，通常要镀增透膜。◆增反膜减少透光量，增加反射光，使膜上下两表面的反射光满足加强条件。使两束反射光满足干涉加强条件例如：激光器谐振腔反射镜采用优质增反膜介质薄膜层已达15层，其反射率99.9％。加强14◆增反膜减少透光量，增加反射光，使膜上下两表面的等厚干涉等厚干涉：光程差仅取决于薄膜的厚度，厚度相同的地方对应同一级条纹。复习：当时暗纹明纹15等厚干涉等厚干涉：光程差仅取决于薄膜的厚度，厚度相同的地方对1、实验装置一、劈尖干涉161、实验装置一、劈尖干涉16

用单色平行光垂直照射玻璃劈尖，光线经空气薄膜上下表面反射，当在膜的上表面附近反射相遇发生干涉。因此当观察介质表面时就会看到等厚干涉条纹。劈尖17用单色平行光垂直照射玻璃劈尖，光线经空气薄膜上下表面反①②由于单色光在劈尖上下两个表面后形成①、②两束反射光，满足光的干涉条件，由薄膜干涉公式：加强减弱2、明暗纹条件一、劈尖干涉18①②由于单色光在劈尖上下两个表面后形成①、②两束反射①棱边处dk=0,光程差为劈棱处为暗纹②第k级暗纹处劈尖厚度由讨论19①棱边处dk=0,光程差为劈棱处为暗纹②第k级暗纹处劈尖③相邻暗纹劈尖厚度差④相邻条纹间距θ越小，干涉条纹愈疏，

θ越大，干涉条纹愈密。条纹特点：平行于棱边、明暗相间、间距相等的直形条纹20③相邻暗纹劈尖厚度差④相邻条纹间距θ越小，干涉条纹愈★测量微小物体的厚度将微小物体夹在两薄玻璃片间，形成劈尖，用单色平行光照射。由有3、劈尖干涉的应用21★测量微小物体的厚度将微小物体夹在两薄玻璃片间，形成★检测待测平面的平整度

由于同一条纹下的空气薄膜厚度相同，当待测平面上出现沟槽时条纹向左弯曲。待测平面光学平板玻璃22★检测待测平面的平整度由于同一条纹下的空气薄膜厚度相同例3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凹凸不平。在显微镜下观察干涉条纹。试根据干涉条纹弯曲的方向，说明工件表面是凹还是凸？并证明深度可用下式求的。在经过精密加工的工件表面上放一光学平面玻璃，使其间形成空气劈尖，用单色光垂直照射玻璃表面23例3利用空气劈尖的等厚干涉条纹可以检测工件表面存在的解：干涉条纹弯曲说明工件表面不平，因为k

级干涉条纹各点都相应于同一气隙厚度，如果条纹向劈尖棱的一方弯曲，由式说明该处气隙厚度有了增加，可判断该处为下凹24解：干涉条纹弯曲说明工件表面不平，说明该处气隙厚度有了增加，二、牛顿环1、实验装置25二、牛顿环1、实验装置25

将一块半径很大的平凸镜与一块平板玻璃叠放在一起，用单色平行光垂直照射，由平凸镜下表面和平板玻璃上表面两束反射光干涉，产生牛顿环干涉条纹。①②二、牛顿环1、实验装置26将一块半径很大的平凸镜与一块平板玻璃叠放在一起，用单①②由于①、②两束反射光的光程差附加项。加强减弱2、明暗纹条件27①②由于①、②两束反射光的光程差附加项。加强减弱2、★与间的关系①②dk=0,为暗环★中心：讨论28★与间的关系①②dk=0,为暗环★中心：讨论28加强减弱★牛顿环半径明环由暗环由由此可知：条纹不是等距分布r越大条纹越密29加强减弱★牛顿环半径明环由暗环由由此可知：条纹不是等距分布r空气薄膜相同处光程差相同，干涉条纹为一系列同心圆。牛顿环30空气薄膜相同处光程差相同，干涉条纹为一系列同心圆3、牛顿环应用★测量未知单色平行光的波长用读数显微镜测量第k级和第m级暗环半径rk、rm313、牛顿环应用★测量未知单色平行光的波长用读数显微镜测量第k★检测光学镜头表面曲率是否合格

将玻璃验规盖于待测镜头上，两者间形成空气薄层，因而在验规的凹表面上出现牛顿环，当某处光圈偏离圆形时，则该处有不规则起伏。验规32★检测光学镜头表面曲率是否合格将玻璃验规盖于待测镜头作业题：习题16.16、16.20、16.23预习内容：§16.6-16.7复习内容：本讲33作业题：习题16.16、16.20、16.23预习内波动光学第2讲——等倾干涉、等厚干涉、牛顿环17-3薄膜干涉17-4劈尖牛顿环主要内容34波动光学第2讲17-3薄膜干涉主要内容11、半波损失产生条件：光从光疏媒质进入光密媒质；反射光中产生半波损失。反射光存在半波损失反射光无半波损失而折射光都无半波损失薄膜干涉351、半波损失产生条件：光从光疏媒质进入光密媒质；反射光中产生2、薄膜干涉公式

单色光以入射角i从折射率为n1媒质进入折射率为媒质

n2的媒质。i①②362、薄膜干涉公式单色光以入射角i从折射率为ndir①②在薄膜的上下两表面产生的反射光①光、②光，满足相干光的条件，能产生干涉，经透镜汇聚，在焦平面上产生等倾干涉条纹。i从焦点P到CD波面，两条光的光程差为0，则在未考虑半波损失时①光、②光的光程差为：37dir①②在薄膜的上下两表面产生的反射光①光、②光diir①②ri38diir①②ri5考虑半波损失：i①②光程差不附加光程差附加未考虑半波损失时39考虑半波损失：i①②光程差不附加光程差附加未考虑半波损失时6光程差i①②由干涉的加强减弱条件加强减弱40光程差i①②由干涉的加强减弱条件加强减弱7等倾干涉条纹图样41等倾干涉条纹图样8429LPo

r环

dnnn>nir·21Si

·ii条纹特点形状:一系列同心圆环

明暗:干涉条纹更加明亮越大条纹级次越小

条纹级次分布:

条纹间隔分布:内疏外密越大条纹越密

膜厚变化时，条纹的移动：43LPor环dnnn>nir·21Si·ii３、透射光的干涉Sa1aAEBa2Fb1b2PPBF反射光a1与a2是相干光，光程差：透射光b1与b2是相干光，光程差：反射光相互加强（减弱）时，透射光则相互减弱（加强），两者是互补的．44３、透射光的干涉Sa1aAEBa2Fb1b2PPBF4、镀膜技术

在光学器件中，由于表面上的反射与透射，在器件表面要镀膜，来改变反射与透射光的比例。可有增透膜，增反膜。例如：较高级的照相机的镜头由6个透镜组成，如不采取有效措施，反射造成的光能损失可达45%~90%。为增强透光，要镀增透膜，或减反膜。复杂的光学镜头采用增透膜可使光通量增加10倍。454、镀膜技术在光学器件中，由于表面上的反射与透射，◆增透膜光学镜头为减少反射光，通常要镀增透膜。

增透膜是使膜上下两表面的反射光满足减弱条件。减弱46◆增透膜光学镜头为减少反射光，通常要镀增透膜。◆增反膜减少透光量，增加反射光，使膜上下两表面的反射光满足加强条件。使两束反射光满足干涉加强条件例如：激光器谐振腔反射镜采用优质增反膜介质薄膜层已达15层，其反射率99.9％。加强47◆增反膜减少透光量，增加反射光，使膜上下两表面的等厚干涉等厚干涉：光程差仅取决于薄膜的厚度，厚度相同的地方对应同一级条纹。复习：当时暗纹明纹48等厚干涉等厚干涉：光程差仅取决于薄膜的厚度，厚度相同的地方对1、实验装置一、劈尖干涉491、实验装置一、劈尖干涉16

用单色平行光垂直照射玻璃劈尖，光线经空气薄膜上下表面反射，当在膜的上表面附近反射相遇发生干涉。因此当观察介质表面时就会看到等厚干涉条纹。劈尖50用单色平行光垂直照射玻璃劈尖，光线经空气薄膜上下表面反①②由于单色光在劈尖上下两个表面后形成①、②两束反射光，满足光的干涉条件，由薄膜干涉公式：加强减弱2、明暗纹条件一、劈尖干涉51①②由于单色光在劈尖上下两个表面后形成①、②两束反射①棱边处dk=0,光程差为劈棱处为暗纹②第k级暗纹处劈尖厚度由讨论52①棱边处dk=0,光程差为劈棱处为暗纹②第k级暗纹处劈尖③相邻暗纹劈尖厚度差④相邻条纹间距θ越小，干涉条纹愈疏，

θ越大，干涉条纹愈密。条纹特点：平行于棱边、明暗相间、间距相等的直形条纹53③相邻暗纹劈尖厚度差④相邻条纹间距θ越小，干涉条纹愈★测量微小物体的厚度将微小物体夹在两薄玻璃片间，形成劈尖，用单色平行光照射。由有3、劈尖干涉的应用54★测量微小物体的厚度将微小物体夹在两薄玻璃片间，形成★检测待测平面的平整度

由于同一条纹下的空气薄膜厚度相同，当待测平面上出现沟槽时条纹向左弯曲。待测平面光学平板玻璃55★检测待测平面的平整度由于同一条纹下的空气薄膜厚度相同例3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凹凸不平。在显微镜下观察干涉条纹。试根据干涉条纹弯曲的方向，说明工件表面是凹还是凸？并证明深度可用下式求的。在经过精密加工的工件表面上放一光学平面玻璃，使其间形成空气劈尖，用单色光垂直照射玻璃表面56例3利用空气劈尖的等厚干涉条纹可以检测工件表面存在的解：干涉条纹弯曲说明工件表面不平，因为k

级干涉条纹各点都相应于同一气隙厚度，如果条纹向劈尖棱的一方弯曲，由式说明该处气隙厚度有了增加，可判断该处为下凹57解：干涉条纹弯曲说明工件表面不平，说明该处气隙厚度有了增加，二、牛顿环1、实验装置58二、牛顿环1、实验装置25

将一块半径很大的平凸镜与一块平板玻璃叠放在一起，用单色平行光垂直照射，由平凸镜下表面和平板玻璃上表面两束反射光干涉，产生牛顿环干涉条纹。①