分振幅薄膜干涉課件

1、1.7 1.7 分振幅薄膜干涉（二）分振幅薄膜干涉（二） 等厚干涉等厚干涉 1.7.1 1.7.1 單色點(diǎn)光源所引起的等厚干涉條紋單色點(diǎn)光源所引起的等厚干涉條紋 以上討論的是平行表面的介質(zhì)薄膜?，F(xiàn)在研以上討論的是平行表面的介質(zhì)薄膜?，F(xiàn)在研 究介質(zhì)薄膜由兩個(gè)稍有傾斜的表平面構(gòu)成尖究介質(zhì)薄膜由兩個(gè)稍有傾斜的表平面構(gòu)成尖 劈時(shí)的情況。劈時(shí)的情況。 分振幅薄膜干涉課件 C C為為C C點(diǎn)的像，點(diǎn)的像，C C點(diǎn)處發(fā)生干涉。點(diǎn)處發(fā)生干涉。 從從C C到到C C的任何光線之間沒(méi)有附加的程差。兩的任何光線之間沒(méi)有附加的程差。兩 光線之間的光程差為：光線之間的光程差為： 2 )()( 12 CDnBCABn 分

2、振幅薄膜干涉課件 若薄膜很薄，且兩個(gè)平面表面的夾角很小，若薄膜很薄，且兩個(gè)平面表面的夾角很小， 則光程差的可表示為：則光程差的可表示為： 2 sin2 1 22 1 2 2 innh 所以所以C C點(diǎn)處發(fā)生干涉相長(zhǎng)或相消取決于下列條件點(diǎn)處發(fā)生干涉相長(zhǎng)或相消取決于下列條件 1 22 1 2 2 sin2 ) 2 1 ( inn jh 1 22 1 2 2 sin2inn jh 分振幅薄膜干涉課件 實(shí)際中采用最多的是實(shí)際中采用最多的是正入射正入射方式，此時(shí)方式，此時(shí) 0 1 i 2 2 2 hn 對(duì)于薄膜表面不同的入射點(diǎn)而言，入射角都是相對(duì)于薄膜表面不同的入射點(diǎn)而言，入射角都是相 同的，但同的，但

3、h h不同，故薄膜表面各點(diǎn)經(jīng)過(guò)透鏡不同，故薄膜表面各點(diǎn)經(jīng)過(guò)透鏡L2L2所所 成的像明暗不同，是一些平行于尖劈棱的直線條成的像明暗不同，是一些平行于尖劈棱的直線條 紋，這種條紋叫紋，這種條紋叫等厚干涉條紋等厚干涉條紋 分振幅薄膜干涉課件 1.7.2 1.7.2 薄膜色薄膜色 如果改用有一定波長(zhǎng)范圍的復(fù)色光，則對(duì)于如果改用有一定波長(zhǎng)范圍的復(fù)色光，則對(duì)于 一指定的入射角一指定的入射角, , 其疊加結(jié)果是某些波長(zhǎng)的其疊加結(jié)果是某些波長(zhǎng)的 光強(qiáng)最大，某些波長(zhǎng)的光強(qiáng)最小，尚有其它光強(qiáng)最大，某些波長(zhǎng)的光強(qiáng)最小，尚有其它 某些波長(zhǎng)的光強(qiáng)則介乎其間，即某些波長(zhǎng)的光強(qiáng)則介乎其間，即 h j h j h jinn

4、2 ) 2 5 ( 2 ) 2 3 ( 2 ) 2 1 (sin 3 2 1 1 22 1 2 2 1 22 1 2 2 sin2 ) 2 1 ( inn jh 1 22 1 2 2 sin2inn jh 分振幅薄膜干涉課件 這時(shí)會(huì)發(fā)生不同波長(zhǎng)不同強(qiáng)度的條紋的重疊。對(duì)這時(shí)會(huì)發(fā)生不同波長(zhǎng)不同強(qiáng)度的條紋的重疊。對(duì) 于很薄的薄膜，干涉級(jí)不大，用白光照射時(shí)也能于很薄的薄膜，干涉級(jí)不大，用白光照射時(shí)也能 看到條紋。在此情況下，干涉條紋是彩色的?？吹綏l紋。在此情況下，干涉條紋是彩色的。 這種彩色是由于不同干涉級(jí)（對(duì)于相同的這種彩色是由于不同干涉級(jí)（對(duì)于相同的i i）的）的 某些波長(zhǎng)發(fā)生干涉相消，某些波長(zhǎng)發(fā)

5、生干涉相某些波長(zhǎng)發(fā)生干涉相消，某些波長(zhǎng)發(fā)生干涉相 長(zhǎng)，互相重疊在一處則形成的。故這種采色仍長(zhǎng)，互相重疊在一處則形成的。故這種采色仍 然是混合色，不是單色，這種彩色通常稱為薄然是混合色，不是單色，這種彩色通常稱為薄 膜色。膜色。 分振幅薄膜干涉課件 例例1.2 1.2 如圖透明薄膜劈尖如圖透明薄膜劈尖 置于玻璃板上置于玻璃板上(n1n3),(n1n3), 波長(zhǎng)波長(zhǎng)632.8nm632.8nm的光的光垂直投射垂直投射, , 在斜劈上看到在斜劈上看到1515條暗紋條暗紋, ,且且 斜劈頂點(diǎn)對(duì)應(yīng)一條暗紋斜劈頂點(diǎn)對(duì)應(yīng)一條暗紋, ,求求 薄膜厚度薄膜厚度D(n2=2.2).D(n2=2.2). D L 2

6、 n b 3 n 2 n 1 n 解解: : 在斜面上表面看到干涉圖樣在斜面上表面看到干涉圖樣. . n1n2n1n3n2n3, ,這個(gè)界面的反射這個(gè)界面的反射無(wú)無(wú)半波損失半波損失 2/) 12(2/2jnd 導(dǎo)致在劈面的導(dǎo)致在劈面的 兩反射光存在兩反射光存在 額外光程差額外光程差 分振幅薄膜干涉課件 2/) 12(2/2jnd , 2 , 1 , 0j D L 2 n b 3 n 2 n 1 n 在尖劈棱處在尖劈棱處,d=0,j=0,d=0,j=0,暗紋暗紋! ! 這是第這是第1 1條條. .第第1515條在斜面頂條在斜面頂 點(diǎn)點(diǎn), ,對(duì)應(yīng)對(duì)應(yīng)j=14. j=14. 故故 mm mm n j

7、 jdD 02. 0 2 . 22 108 .63214 2 )14( 6 分振幅薄膜干涉課件 例例1.3 1.3 兩玻璃板夾成角度兩玻璃板夾成角度6 6的劈尖，的劈尖， n1n11.451.45，n3n31.621.62。波長(zhǎng)。波長(zhǎng)550nm550nm 的單色光垂直投射。在上方觀察干的單色光垂直投射。在上方觀察干 涉條紋。涉條紋。1 1）求條紋間距）求條紋間距( (空氣空氣n2n2 1)1)；2 2）若在）若在n2n21.521.52的油中，則的油中，則 條紋間距變成多少？條紋間距變成多少？3)3)定性說(shuō)明前定性說(shuō)明前 后條紋的變化。后條紋的變化。 S n 1 n 2 n 3 n 1 n 2 n 3 n 解解: 1) : 1) 干涉相長(zhǎng)的條件：干涉相長(zhǎng)的條件： jdn2/2 2 D L d b 3 n 2 n 1 n 2 2/ nd 相鄰亮條紋對(duì)應(yīng)的薄膜厚度差：相鄰亮條紋對(duì)應(yīng)的薄膜厚度差： 分振幅薄膜干涉課件 D L d b 3 n 2 n 1 n mm mm n d b 158. 0 360 2 60 6 12 10550 2 6 2 條紋間距（條紋間距（n2n21 1）：）： 2 2）浸入油中（）浸入油中（n2n21.521.52），），mm n b104. 0 2 2 3 3）浸入油中后，由于）浸入油中后，由于n1n2n3n1n2n3，無(wú)額外光程差，無(wú)額外光程差，