光的干涉薄膜干涉

光的干涉薄膜干涉第1页/共34页薄膜干涉第2页/共34页3在确定的角度下观察或说：入射角固定则在波长一定的情况下光程差只取决于薄膜的厚度相同厚度的地方对应相同的光程差2)等倾干涉薄膜的厚度均匀则相同倾角的光线光程差相同两个特殊结果1)等厚干涉第3页/共34页4ennn·A反射光2反射光1入射光(单色平行光垂直入射)(设n>

n

)明纹暗纹同一厚度e对应同一级条纹——等厚条纹1.劈尖干涉平行光垂直入射到劈尖上二、等厚条纹光程差条纹形状与薄膜的等厚线相同第4页/共34页5条纹间距

条纹间距明纹暗纹相邻条纹的光程差差一个波长第5页/共34页6

条纹的移动怎么看条纹移动？盯住某一级看这一级对应的厚度在哪个方向平移改变楔角条纹疏密的变化变疏变密（反映膜的厚度变化）（反映楔角的改变）明纹暗纹第6页/共34页7应用测波长测折射率测细小直径、厚度、微小变化Δh待测块规λ标准块规平晶测表面不平度等厚条纹待测工件平晶思考：怎么判断楔角的位置?第7页/共34页8光程差：2.牛顿环(1)(2).S分束镜M显微镜o

牛顿环装置简图平凸透镜平晶erR·平晶平凸透镜暗环o形状第m个暗环半径？第8页/共34页9白光入射的牛顿环照片第9页/共34页10思考：1.定性说明由上图装置得到的牛顿环条纹形状的疏密情况2.如果轻轻点一下上透镜的中点条纹怎样移动?第10页/共34页11测透镜球面的半径R检验透镜球表面质量标准验规待测透镜暗纹看到了干涉花样您用什么简易办法判别是上述哪种情况?如果待测透镜合格现象如何?待测透镜暗纹标准验规应用第11页/共34页12三、等倾条纹L

fPo

r环

ennn>ni

C·21Siii

·BrAD···薄膜的厚度均匀则相同倾角的光线光程差相同第12页/共34页13观察等倾条纹的实验装置和光路inMLSf屏幕第13页/共34页14倾角i相同的光线对应同一条干涉条纹

—等倾条纹一系列同心圆环内疏外密条纹特点:

形状

条纹间隔分布

条纹级次分布

波长对条纹的影响

膜厚变化时,条纹的移动中间级次最高第14页/共34页15iPifor环ennn>n面光源···只要入射角i相同都将汇聚在同一个干涉环上（非相干叠加）面光源在薄膜干涉中的特殊贡献应用：增透(射)膜和增反射膜

膜厚度均匀垂直入射对某个波长增透膜厚至少是多少？基片镀膜空气<<第15页/共34页16镜头颜色为什么发紫?第16页/共34页17如何在实验上区分上述条纹是等倾还是牛顿环?等倾条纹牛顿环第17页/共34页18§6干涉仪一、迈克耳逊干涉仪二、法布里-珀罗干涉仪三、光学相干CT第18页/共34页19§6干涉仪一、迈克耳逊干涉仪1.工作原理光束2′和1′发生干涉M12211S半透半反膜M2M1G1G2E补偿板G2的作用无G2时的光程差：有G2时的光程差：第19页/共34页20

获得等倾条纹的条件

获得等厚条纹的条件

M1、M2有小夹角

平行光入射

十字叉丝等厚条纹

观察条纹移动2.应用微小位移测量测折射率M12211S半透半反膜M2M1G1G2EM1、M2平行发散光入射M2平移d时干涉条移过N条则第20页/共34页迈克耳逊干涉仪第21页/共34页22利用干涉仪测气体折射率第22页/共34页23用迈克耳逊干涉仪测气流第23页/共34页24迈克耳逊在工作

迈克耳逊（A.A.Michelson）美籍德国人因创造精密光学仪器，用以进行光谱学和度量学的研究，并精确测出光速，获1907年诺贝尔物理奖。第24页/共34页25爱因斯坦:“我总认为迈克尔逊是科学中的艺术家，他的最大乐趣似乎来自实验本身的优美和所使用方法的精湛，他从来不认为自己在科学上是个严格的‘专家’，事实上的确不是，但始终是个艺术家。”

许多著名的实验都堪称科学中的艺术，如：全息照相实验，吴健雄实验，兰姆移位实验等等。

重要的物理思想＋巧妙的实验构思＋精湛的实验技术科学中的艺术第25页/共34页26二、法布里-珀罗干涉仪多光束薄膜干涉的应用基本装置图主极大满足的光程差？原理图未考虑镀膜面对相位的影响第26页/共34页27

光学相干CT—断层扫描成像新技术（OpticalCoherenceTomography简称OCT）CT-ComputedTomography

计算机断层成象第二代：NMRCT－核磁共振成象第三代：光学相干CT－OCT

微米量级的空间分辨率第一代：X射线CT射线CT－工业CT三、“古老”原理的现代应用之例第27页/共34页28原理*样品中不同位置处反射回的光脉冲延迟时间不同*不同的材料或结构反射的强度不同要实现微米量级的空间分辨率,即就要求能测量秒的时间延迟激光器的脉冲宽度要很小～10－15秒－飞秒第28页/共34页29时间延时短至10－14～10－15s电子设备难以直接测量光源探测器参考镜眼睛可利用光学迈克耳逊干涉仪原理只有当参考光与信号光的某个脉冲经过相等光程时才会产生光学干涉现象因为10－15秒的光脉冲大约只有一个波长第29页/共34页30要测量从眼内不同结构回来的光延迟只须移动参考镜使参考光分别与不同的信号光产生干涉参考臂扫描可得到样品深度方向的一维测量数据光束在平行于样品表面的方向进行扫描测量可得到横向的数据将得到的信号经计算机处理便可得到样品的立体断层图像分别记录下相应的参考镜的空间位置这些位置便反映了眼球内不同结构的相对空间位置光源探测器参考镜眼睛第30页/共34页31实验装置－光纤化的迈克耳逊干涉仪光源电子学系统计算机探测器光纤耦合器样品光纤聚焦器反射镜第31页/共34页32

大葱表皮的OCT图像实际样品大小为10mm×4mm，图中横向分辨率约为20μm纵向分辨率约为