分振幅法干涉课件

第二讲：分振幅法干涉本次课内容17-3薄膜干涉

17-4劈尖、牛顿环课本P127--12917-5迈克耳孙干涉仪第二讲：分振幅法干涉本次课内容17-3薄膜干涉17-41

一、光程差利用薄膜上、下两个表面对入射光的反射和折射，可在反射方向(或透射方向)获得相干光束。a1a2a斜入射情况17-3薄膜干涉一、光程差利用薄膜上、下两个表面对入射光的反射2。

光线a2与光线a1的光程差为：额外程差由折射定律和几何关系可得出：。光线a2与光线a1的光程差为：额外程差由折射定律和3不论入射光的入射角如何注：额外程差的确定只要满足n1<n2>n3(或n1>n2<n3)。额外程差为/2只要满足n1>n2>n3(或n1<n2<n3)额外程差为0垂直入射情况下：en2不论入射光的入射角如何注：额外程差的确定只要满足n14反射光干涉条件

二、增透膜和增反膜增透膜--利用薄膜上、下表面反射光的光程差符合相消干涉条件来减少反射，从而使透射增强。增反膜-----利用薄膜上、下表面反射光的光程差满足相长干涉，来增强反射。薄膜反射光干涉条件二、增透膜和增反膜增透膜--利用5(1)

若反射光相消（增透）干涉的条件中取k=1，膜的厚度为多少？[例]用波长的单色光从空气垂直入射，照相机镜头的折射率为n3=1.5，上面涂一层n2=1.38的氟化镁增透膜。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：代入k=1和n2

求得：(1)若反射光相消（增透）干涉的条件中取k=1，膜6此膜对反射光相长（增反）的条件：

在可见光范围内（400-700nm），波长412.5nm的光有增反。

(2)此增透膜在可见光范围内有没有增反？此膜对反射光相长（增反）的条件：在可见光范围内（40717-4、劈尖干涉牛顿环夹角很小的两个平面所构成的薄膜空气劈尖上、下表面的反射光产生干涉，两相干光的光程差为垂直入射时斜入射时一、劈尖干涉实心劈尖17-4、劈尖干涉牛顿环夹角很小的两个平面所构成的薄膜空8(1)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。（等厚干涉）(2)棱边处，e=0,=/2，出现暗条纹有“半波损失”(3)实心劈尖任意相邻明条纹对应的厚度差：(4)任意相邻明条纹(或暗条纹)之间的距离为…….[思考]劈尖角愈小，干涉条纹愈

；愈大，干涉条纹愈

。(1)劈尖上厚度相同的地方，两相干光的光程差相同，对应一定k9二、劈尖干涉的应用（干涉膨胀仪）原理：利用空气劈尖干涉原理测定样品的热膨胀系数（如图）平板玻璃石英圆环样品空气劈尖二、劈尖干涉的应用（干涉膨胀仪）原理：利用空气劈尖干涉原理10

现象及结论：当温度发生变化时，样品发生热胀冷缩现象。如果样品向上（或向下）平移/2的距离，空气的上下两表面的反射光的光程差将减少（或增加）。劈尖各处的干涉条纹发生明暗明(或暗明暗)的变化。如果观察到某处干涉条纹移过了N条，即表明样品热胀冷缩了N·/2的长度。现象及结论：当温度发生变化时，样品发生热胀冷缩现象。如果11三、牛顿环介质层中，任一厚度e处上下表面反射光的干涉条件：三、牛顿环介质层中，任一厚度e处上下表面反射光的干涉条件：12当e=0,两反射光的光程差=/2，所以环心为一暗斑。r2=R2-(R-e)2

2Re

明环半径：k=1，2，…暗环半径：k=1，2，…牛顿环干涉图样当e=0,两反射光的光程差=/2，所以环心为一暗斑。r13例

用紫光照射，借助于低倍测量显微镜测得由中心往外数第k级明环的半径,k

级往上数第16个明环半径，平凸透镜的曲率半径R=2.50m。求：紫光的波长？解：根据明环半径公式：例用紫光照射，借助于低倍测量显微镜测得由中心往外数第k14测细小直径、厚度、微小变化平晶问题：如何测量微小长度及微小长度的变化？四、等厚干涉的应用Δh待测块规λ标准块规测细小直径、厚度、微小变化平晶问题：如何测量微小长度及微小15测表面不平度问题：1）不平处出现在哪里？2）不平处的高度差如何计算？等厚条纹待测工件平晶测表面不平度问题：等厚条纹待测工件平晶16检验透镜球表面质量待测透镜标准验规暗纹问题：透镜球表面有什么质量问题？检验透镜球表面质量待测透镜标准验规暗纹问题：1717-5、迈克耳逊干涉仪M1221S半透半反膜1光束2′和1′产生干涉若M1、M2垂直等倾条纹若M1、M2不严格垂直，有一微小角度偏差等厚条纹M2M1G1G23、应用：微小位移测量；测折射率1、光路：G1：分光板G2：补偿板2、原理：当M1平移d距离时，干涉条纹移过N条，则：2d=Nλ当M1光路中插入一层介质膜，条纹发生N条改变。则：2（n-1）d=Nλ17-5、迈克耳逊干涉仪M1221S半透半反膜1光束218例.在迈克耳逊干涉仪的两臂中分别引入10厘米长的玻璃管A、B，其中一个抽成真空，另一个在充以一个大气压空气的过程中观察到107.2条条纹移动，所用波长为546nm。求空气的折射率？AB解：设空气的折射率为n例.在迈克耳逊干涉仪的两臂中分别引入10厘米长的玻璃19本次课完本次课完20第二讲：分振幅法干涉本次课内容17-3薄膜干涉

17-4劈尖、牛顿环课本P127--12917-5迈克耳孙干涉仪第二讲：分振幅法干涉本次课内容17-3薄膜干涉17-421

一、光程差利用薄膜上、下两个表面对入射光的反射和折射，可在反射方向(或透射方向)获得相干光束。a1a2a斜入射情况17-3薄膜干涉一、光程差利用薄膜上、下两个表面对入射光的反射22。

光线a2与光线a1的光程差为：额外程差由折射定律和几何关系可得出：。光线a2与光线a1的光程差为：额外程差由折射定律和23不论入射光的入射角如何注：额外程差的确定只要满足n1<n2>n3(或n1>n2<n3)。额外程差为/2只要满足n1>n2>n3(或n1<n2<n3)额外程差为0垂直入射情况下：en2不论入射光的入射角如何注：额外程差的确定只要满足n124反射光干涉条件

二、增透膜和增反膜增透膜--利用薄膜上、下表面反射光的光程差符合相消干涉条件来减少反射，从而使透射增强。增反膜-----利用薄膜上、下表面反射光的光程差满足相长干涉，来增强反射。薄膜反射光干涉条件二、增透膜和增反膜增透膜--利用25(1)

若反射光相消（增透）干涉的条件中取k=1，膜的厚度为多少？[例]用波长的单色光从空气垂直入射，照相机镜头的折射率为n3=1.5，上面涂一层n2=1.38的氟化镁增透膜。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：代入k=1和n2

求得：(1)若反射光相消（增透）干涉的条件中取k=1，膜26此膜对反射光相长（增反）的条件：

在可见光范围内（400-700nm），波长412.5nm的光有增反。

(2)此增透膜在可见光范围内有没有增反？此膜对反射光相长（增反）的条件：在可见光范围内（402717-4、劈尖干涉牛顿环夹角很小的两个平面所构成的薄膜空气劈尖上、下表面的反射光产生干涉，两相干光的光程差为垂直入射时斜入射时一、劈尖干涉实心劈尖17-4、劈尖干涉牛顿环夹角很小的两个平面所构成的薄膜空28(1)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。（等厚干涉）(2)棱边处，e=0,=/2，出现暗条纹有“半波损失”(3)实心劈尖任意相邻明条纹对应的厚度差：(4)任意相邻明条纹(或暗条纹)之间的距离为…….[思考]劈尖角愈小，干涉条纹愈

；愈大，干涉条纹愈

。(1)劈尖上厚度相同的地方，两相干光的光程差相同，对应一定k29二、劈尖干涉的应用（干涉膨胀仪）原理：利用空气劈尖干涉原理测定样品的热膨胀系数（如图）平板玻璃石英圆环样品空气劈尖二、劈尖干涉的应用（干涉膨胀仪）原理：利用空气劈尖干涉原理30

现象及结论：当温度发生变化时，样品发生热胀冷缩现象。如果样品向上（或向下）平移/2的距离，空气的上下两表面的反射光的光程差将减少（或增加）。劈尖各处的干涉条纹发生明暗明(或暗明暗)的变化。如果观察到某处干涉条纹移过了N条，即表明样品热胀冷缩了N·/2的长度。现象及结论：当温度发生变化时，样品发生热胀冷缩现象。如果31三、牛顿环介质层中，任一厚度e处上下表面反射光的干涉条件：三、牛顿环介质层中，任一厚度e处上下表面反射光的干涉条件：32当e=0,两反射光的光程差=/2，所以环心为一暗斑。r2=R2-(R-e)2

2Re

明环半径：k=1，2，…暗环半径：k=1，2，…牛顿环干涉图样当e=0,两反射光的光程差=/2，所以环心为一暗斑。r33例

用紫光照射，借助于低倍测量显微镜测得由中心往外数第k级明环的半径,k

级往上数第16个明环半径，平凸透镜的曲率半径R=2.50m。求：紫光的波长？解：根据明环半径公式：例用紫光照射，借助于低倍测量显微镜测得由中心往外数第k34测细小直径、厚度、微小变化平晶问题：如何测量微小长度及微小长度的变化？四、等厚干涉的应用Δh待测块规λ标准块规测细小直径、厚度、微小变化平晶问题：如何测量微小长度及微小35测表面不平度问题：1）不平处出现在哪里？2）不平处的高度差如何计算？等厚条纹待测工件平晶测表面不平度问题：等厚条纹待测工件平晶36检验透镜球表面质量待测透镜标准验规暗纹问题：透镜球表面有什么质量问题？检验透镜球表面质量待测透镜标准验规暗纹问题：3717-5、迈克耳逊干涉仪M1221S半透半反膜1光束2′和1′产生干涉若M1、M2垂直等倾条纹若M1、M2不严格垂直，有一微小角度偏差等厚条纹M2M1G1G23、应用：微小位移测量；测折射率1、光路：G1：分光板G2：补偿板2、原理：当M1平移d