大学物理学电子教案---光的干涉提高

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1、大学物理学电子教案武警学院教学课件光的干涉（2）17-3光程薄膜干涉17-4劈尖牛顿环17-5迈克耳孙干涉仪复习光的干涉理论杨氏干涉实验装置干涉条件条纹特点菲涅耳双面镜、洛埃镜、菲涅耳双棱镜一、光程光在介质中的传播光在介质中传播的距离折算成真空中的长度。在介质中传播的波长，折算成真空中波长两光程之差叫做光程差相位差：2、光程差1、光程的引入和光程的概念§17－3光程薄膜干涉例1、nPa当用透镜观测干涉时，不会带来附加的光程差。二、透镜不引起附加的光程差演示1演示2结论：干涉条件用相位差表示：用光程

2、差表示：三、薄膜干涉1、引言：薄膜干涉属于分振幅法2、实验装置在一均匀透明介质n1中放入上下表面平行，厚度为e的均匀介质n2,光与光的光程差为：有半波损失。n1n2n1BACeDri3、光程差由折射定律和几何关系可得出：代入得出：即：或写为：结论：相同的入射角对应同一级条纹。因此，称它为薄膜等倾干涉。光与光相遇在无穷远，或者在透镜的焦平面上观察它们的相干结果，所以称它为定域干涉。n1n2n1BACeDri4、透射光的干涉：对于同一厚度的薄膜，在某一方向观察到某一波长对应反射

3、光相干相长，则该波长在对应方向的透射光一定相干相消。因为要满足能量守恒。增透膜、增反膜用在光学仪器的镜头上，就是根据这个道理。5、应用：测定薄膜的厚度；测定光的波长；提高或降低光学器件的透射率——增透膜(增反膜)。例题．如图所示，在折射率为1.50的平板玻璃表面有一层厚度为300nm，折射率为1.22的均匀透明油膜，用白光垂直射向油膜，问：1)哪些波长的可见光在反射光中产生相长干涉?2)哪些波长的可见光在透射光中产生相长干涉?3)若要使反射光中λ=550nm的光产生相干涉，油膜的最小厚度为多少

4、?解：(1)因反射光之间没有半波损失，由垂直入射i=0，得反射光相长干涉的条件为k=1时红光k=2时故反射中红光产生相长干涉。紫外(2)对于透射光，相干条件为：k=1时红外k=2时青色光k=3时紫外(3)由反射相消干涉条件为：显然k=0所产生对应的厚度最小，即干涉条纹定域在膜附近。条纹形状由膜的等厚点轨迹所决定。一、劈尖干涉1、劈尖干涉的实验装置§17－4劈尖牛顿环明纹中心暗纹中心2、干涉条件空气劈尖相邻明条纹对应的厚度差：若劈尖间夹有折射率为n2的介质，则：劈尖相邻级次的薄膜厚度差为膜内光波长的

5、一半。3、特点劈尖干涉是等厚干涉劈尖的等厚干涉条纹是一系列等间距、明暗相间的平行于棱边的直条纹。明纹或暗纹之间间距讨论：波长、折射率、劈尖夹角对条纹间距的影响4、应用测量长度是微小改变——干涉膨胀仪：薄膜厚度的测定测定光学元件表面的平整度劈尖表面附近形成的是一系列与棱边平行的、明暗相间等距的直条纹。楔角愈小，干涉条纹分布就愈稀疏。当用白光照射时，将看到由劈尖边缘逐渐分开的彩色直条纹。劈尖相邻级次的薄膜厚度差为膜内光波长的一半。明纹中心暗纹中心5、结论例1、用等厚干涉法测细丝的直径d。取两块表面平整

6、的玻璃板，左边棱迭合在一起，将待测细丝塞到右棱边间隙处，形成一空气劈尖。用波长0的单色光垂直照射，得等厚干涉条纹，测得相邻明纹间距为L，玻璃板长L0，求细丝的直径。解：相邻明纹的高度差d例2、工件质量检测ab二、牛顿环用平凸透镜凸球面所反射的光和平晶上表面所反射的光发生干涉，不同厚度的等厚点的轨迹是以O为圆心的一组同心圆。明环中心暗环中心1、实验装置2、干涉公式在实际观察中常测牛顿环的半径r它与e和凸球面的半径R的关系：略去二阶小量e2并微分得：代入明暗环公式得：明环中心暗环中心4讨论

7、:(1)牛顿环中心为暗环，级次最低。(2)离开中心愈远，程差愈大，圆条纹间距愈小，愈密。其透射光也有干涉，明暗条纹互补。(3)用白光时将产生彩色条纹。3、牛顿环半径5、应用：测量光的波长；测量平凸透镜的曲率半径；检查透镜的质量。oR曲率半径re例题：用He-Ne激光器发出的λ=0.633μm的单色光，在牛顿环实验时，测得第k个暗环半径为5.63mm，第k+5个暗环半径为7.96mm，求平凸透镜的曲率半径R。解：由暗纹公式，可知一、迈克耳孙干涉仪的结构及原理G1和G2是两块材料相同厚薄均匀、几何形状

8、完全相同的光学平晶。G1一侧镀有半透半反的薄银层。与水平方向成45o角放置；G2称为补偿板。在G1镀银层上M1的虚象M1’二、迈克耳孙干涉仪的干涉条纹一束光在A处分振幅形成的两束光1和2的光程差，就相当于由M1’和M2形成的空气膜上下两个面反射光的光程差。§17－5迈克耳孙干涉仪fG1G2M1M2光源1212fG1G2M1M2光源1212M1与M2严格垂直——薄膜干涉1，2两束光的光程差等倾干涉，干涉条纹为明暗相间的同心圆环。=明条纹暗条纹干涉圆环中心，i=0k自内向外依次递减e