物理学之光程薄膜干涉

物理学之光程薄膜干涉第一页，共三十一页，2022年，8月28日设从同位相的相干光源S1和S2发出的两相干光，分别在折射率为n1和n2的媒质中传播，相遇点P与光源S1和S2的距离分别为r1和r2，如图所示.则两光束到达P点的位相变化之差为当光在不同的媒质中传播时，即使传播的几何路程相同，但位相的变化是不同的.

2第二页，共三十一页，2022年，8月28日物理意义1：光在介质中通过的几何路程折算到真空中的路程.介质折射率与光的几何路程之积=(1)光程光走过的几何路径的长度（位相变化相同）ABC一般情况下：3第三页，共三十一页，2022年，8月28日光程(opticalpath)的物理意义2：光程也可以理解为：光在折射率为n的介质中传播距离为r时，在相同的时间内光在真空中通过的路程．光在折射率为n的介质中传播距离为r时对应的光程第四页，共三十一页，2022年，8月28日两列光波的光程之差：2．光程差注：光程和光程差的表示符号不同地方有所差异s1s2P两光束到达P点的位相变化之差为第五页，共三十一页，2022年，8月28日当两列光波的初相位差为０时，它们的干涉条件：用光程差来表示干涉条件为：可见，当两列相干光波在不同媒质中传播时，对干涉起决定作用的不是两光波的几何路程之差，而是它们的光程差。3.光程差的应用：第六页，共三十一页，2022年，8月28日平行光同相面亮点主光轴焦点平行光线通过薄透镜，并不因为有透镜的存在而带来附加光程差。理论和实验表明：使用透镜不会引起附加的光程差！二透镜不引起附加的光程差第七页，共三十一页，2022年，8月28日平行光同相面亮点主光轴焦点焦平面不带来附加光程差！！！第八页，共三十一页，2022年，8月28日PL三薄膜干涉DC34E5A1B2

(1)薄膜干涉: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)获得相干光束反射（透射）的光是同一束光分割振幅而得到的，是相干光第九页，共三十一页，2022年，8月28日(2)等厚条纹——同一条纹反映膜的同一厚度。日常见到的薄膜干涉例子：肥皂泡，雨天地上的油膜，昆虫翅膀上的彩色------。膜为何要薄？薄膜干涉有两种条纹：(1)等倾条纹——同一条纹反映入射光的同一倾角。——光的相干长度所限。第十页，共三十一页，2022年，8月28日PLDC34E5A1B2(1)光线3与光线2的光程差为：由折射定律和几何关系可得出：第十一页，共三十一页，2022年，8月28日加强减弱PLDC34E5A1B2(2)干涉条件对同样的入射光来说，当反射方向干涉加强时，在透射方向就干涉减弱。透射光干涉条纹和反射光干涉条纹互补第十二页，共三十一页，2022年，8月28日当光线垂直入射时当时当时(1)(2)13第十三页，共三十一页，2022年，8月28日例一油轮漏出的油(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460nm,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？14第十四页，共三十一页，2022年，8月28日解

(1)绿色已知n1=1.20n2=1.30d=460nm15第十五页，共三十一页，2022年，8月28日

(2)透射光的光程差红光紫光紫红色16第十六页，共三十一页，2022年，8月28日增透膜-----

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，因此反射光因干涉而加强。3.平行平面膜干涉的应用第十七页，共三十一页，2022年，8月28日（1）增透膜(darkfilm)：在折射率为的媒质表面镀一层厚度为e的透明的折射率为，如果：对波长为的光波，反射少，透射多，故叫增透膜。叫光学厚度。第十八页，共三十一页，2022年，8月28日19第十九页，共三十一页，2022年，8月28日2.高反射膜（brightfilm））实际是在玻璃片上依次喷镀多层高、低折射率薄膜达到高反射的目的。光线1,2相长干涉，反射变强－－高反射膜.12e

nn0第二十页，共三十一页，2022年，8月28日激光谐振腔Laser半透膜高反射膜21第二十一页，共三十一页，2022年，8月28日激光工作物质全反射镜半反射镜out光放大原理2023/3/422第二十二页，共三十一页，2022年，8月28日23玻璃取（增强）氟化镁为增透膜例为了增加透射率，求氟化镁膜的最小厚度．已知空气n1=1.00，氟化镁n2=1.38

，=550nm减弱解

则23第二十三页，共三十一页，2022年，8月28日N(1)等倾干涉实际装置OPMLS★S

•P从S发光，入射到半反半透平面镜M上.在膜N上下两表面反射通过透镜L在屏上会聚有相同入射角的光条纹在同一圆周上.四*.等倾干涉第二十四页，共三十一页，2022年，8月28日iiiisf1n3n2ne点光源的等倾干涉条纹第二十五页，共三十一页，2022年，8月28日（a)

干涉条纹的级次K仅与倾角i有关，点光源S发出的光线中，具有同一倾角的反射光线会聚干涉，形成同一级次圆环形干涉条纹，称为等倾干涉条纹。条纹中心处，入射角i=0对应条纹级次最高iiiisf1n3n2ne点光源的等倾干涉条纹(b)

对于不同倾角的光入射：入射角越小，光程差越大，条纹越在中心。第二十六页，共三十一页，2022年，8月28日{=明纹暗纹干涉公式：iiiisf1n3n2ne点光源的等倾干涉条纹明纹27第二十七页，共三十一页，2022年，8月28日r结论：1）不同的入射角的光线对应着不同干涉级的条纹，倾角相同的光线产生相同干涉级条纹（等倾干涉）。2）入射角越小，光程差越大；即越靠近中心，干级越高。讨论：1）若膜厚发生变化：第二十八页，共三十一页，2022年，8月28日当膜厚增加时：圆形干涉条纹向外扩展明纹盯住某条明纹，不变，条纹向外扩e增加，增大，第二十九页，共三十一页，2022年，8月28日当膜厚减小时：明纹盯住某条明纹，不变，条纹