光学 等倾干涉

第一章光的干涉§1.6薄膜干涉(InterferencefromThinFilms)AB一、透镜不引起附加的光程差AB焦平面acb··S·FB·FABCabcAC透镜的等光程性示意图§1.6分振幅薄膜干涉（一）——等倾干涉一、单色点光源引起的干涉现象S‘SL2L1baa2a1b1b2ACn1Bd0n2n1c2c11、光程差⑴额外程差：无论n1＜n2

还是n1＞n2，在两反射光束中，始终存在半波损失，故有λ/2的额外程差ACa1a2C’d0n1n2n1i1i2BInterferenceofequalinclination⑵光程差：两光束的光程差为代入上式可得：ACa1a2C’d0n1n2n1i1i2B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.根据具体情况而定n1n1n2d0

BCC′AaL1bL2a1a2S

S’反射光干涉图样透射光干涉条纹当光线垂直入射时当时当时2、干涉公式：时干涉相长亮点时干涉相消暗点时干涉相长亮点时干涉相消暗点得：3、说明：A、从下表面出射的折射光也可产生干涉现象；B、反射光中还有经过三、五、七…次反射后从上表面出射的光束，但由于经过多次反射，光强与a1,a2比较相当弱，叠加时几乎不起有效作用，故只考虑a1,a2两束光的干涉。C、额外程差：无论n1＜n2

还是n1＞n2，在两反射光束中，始终存在半波损失。D、由于E、若额外程差取+λ/2，则j=1,2,3,4….F、由于S为点光源且经过透镜，使成为一个方向的平行光，所以，S‘处只能成一个点（亮或暗点）。解(1)例1

一油轮漏出的油(折射率=1.20)污染了某海域,在海水(=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下观察,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,又将看到油层呈什么颜色?绿色(2)透射光的光程差红光紫光紫红色[例2]在白光下，观察一层折射率为1.30的薄油膜，若观察方向与油膜表面法线成300角时，可看到油膜呈蓝色(波长为4800A),试求油膜的最小厚度，如果从法向观察，反射光呈什么颜色?k=1时：----绿色光k=2时：----紫外光，不可见二、单色面光源引起的干涉d0S1‘S1L2L1baa2a1b1b2ACn1Bn2n1c2c1S2‘S2P1、等倾干涉：

可知，入射角相等的点对应的相同的光程差，而δ由i1唯一确定，所以，i1相同的点具有相同的光强，从而形成同一级条纹。定义：由具有相同入射角（或倾角）的光束叠加而形成同一级条纹的薄膜干涉称为等倾干涉。

薄膜干涉的图样S1S′S3GLMFS0S2S’’单色面光源所引起的等倾干涉条纹

薄膜干涉的图样n3L

fi1C＇21Si1ii

·

rk环

i2n1n2>n1

dA

C··B··

薄膜干涉的图样2、干涉条纹形状：在L2的焦平面上以其焦点为园心的一组明暗相间的同心园环。3、干涉条纹特点：A、干涉公式：时干涉相长亮环时干涉相消暗环B、i1=i2=0时，在屏上形成中央条纹（注意：并非零级条纹）；C、条纹干涉级内高外低；D、干涉条纹间距不等：内疏外密；设i2对应j级条纹，i2’对应j+1级条纹，则由干涉公式有：当d0连续增大时，所有条纹向外移动；当d0连续减小时，所有条纹向内移动。｛两式相减有：当i2很小时，cosi2可按级数展开且略去高次项有E、条纹随薄膜厚度的变化：这样，当2n2d0改变一个λ，即d0改变λ/2n2时，在中心处冒出或消失一个条纹对一认定干涉级j的条纹，由于λ,n2一定，d0cosi2=const

当d每改变λ/2n,中心吐出一个亮斑，当膜厚d连续增大时,条纹向外扩张,中心不断生出亮斑,就好象向外吐条纹一样,中心强度出现周期性变化，同时干涉场条纹变密。当d连续减少时,条纹向中心收缩,中心不断有亮斑消失,即中心不断吞条纹,当d每改变λ/2n,中心吞进一个亮斑，同时干涉场条纹变疏。我们可以由吞吐条纹数求出d改变量,或由d改变量及吞吐条纹数求出λ值。F、等倾干涉定域于无穷远；G、从下表面出射的光束仍能产生干涉，但由于第一次透射光强远强于以后的强度，故干涉条纹可见度很低；H、当用激光作光源时，由于光束横截面积很窄，为保证条纹强度，在将其扩束，使其成为扩展光源。等倾干涉的应用1——增透膜：使某些颜色的单色光在表面的反射干涉相消，增加透射如：照相机镜头呈现蓝紫色——消除黄绿色的反射光。例2.折射率n=1.50的玻璃表面涂一层

MgF2(n=1.38),为使它在5500Å波长处产生极小反射，这层膜应多厚？最薄的膜j=0，此时解：假定光垂直入射(n1<n<n2),不加/2(j=0,1,2,…)暗条纹应用2——多层膜（增