第十章波動(dòng)光學(xué)ppt課件

1、第十章第十章 波動(dòng)光學(xué)波動(dòng)光學(xué)大學(xué)物理大學(xué)物理多媒體教學(xué)課件多媒體教學(xué)課件 當(dāng)一透明膜的厚度較小時(shí)（薄膜），在其上下表面反射的光就可能滿足干涉當(dāng)一透明膜的厚度較小時(shí)（薄膜），在其上下表面反射的光就可能滿足干涉條件而產(chǎn)生干涉條紋，這種干涉稱為條件而產(chǎn)生干涉條紋，這種干涉稱為薄膜干涉薄膜干涉。 如在自然光下，肥皂膜或油膜常呈現(xiàn)美麗的彩色花紋。如在自然光下，肥皂膜或油膜常呈現(xiàn)美麗的彩色花紋。 說明說明： （1）光源為擴(kuò)展光源（面光源）光源為擴(kuò)展光源（面光源）干涉圖樣亮度較大。干涉圖樣亮度較大。 （2）入射光在上表面經(jīng)反射與折射）入射光在上表面經(jīng)反射與折射分為兩束相干光分為兩束相干光分振幅。分振幅。

2、一一、薄膜薄膜干涉干涉1.薄膜干涉薄膜干涉2.等厚薄膜干涉中光程差的計(jì)算等厚薄膜干涉中光程差的計(jì)算dn2n1abdcirsee12 假設(shè)假設(shè)n2n1，則光線，則光線1在反射時(shí)有在反射時(shí)有半波損失半波損失，所以光線，所以光線1和和2到達(dá)到達(dá)e的光程差為：的光程差為：2)(12adncbacn由于由于 irdiabadrdcbacsintg2sin,cos而由折射定律而由折射定律rninsinsin21因此因此 2sin22cos22)sin1 (cos22sintg2cos22212222212inndrdnrrdnirdnrdn所以所以 2) 12(2sin222122kkinnd明紋明紋 k

3、1，2， 暗紋暗紋 k0，1，2， 10-4 分振幅法干涉分振幅法干涉幾點(diǎn)說明：幾點(diǎn)說明： （1）當(dāng)）當(dāng) d 為常數(shù)（厚度均勻）時(shí)，為常數(shù)（厚度均勻）時(shí)，光程差僅與入射角光程差僅與入射角 i 有關(guān)，同一干涉條紋有關(guān)，同一干涉條紋上的各點(diǎn)對(duì)應(yīng)相同的傾角上的各點(diǎn)對(duì)應(yīng)相同的傾角 等傾干涉。等傾干涉。 （3）當(dāng)）當(dāng)i0(即垂直入射即垂直入射)時(shí)，時(shí)，反射光反射光的光程差：的光程差： 2)12(222 kkdn （2）對(duì)于透射光，也有干涉現(xiàn)象。）對(duì)于透射光，也有干涉現(xiàn)象。在在n1n2時(shí)，其透射光的光程差時(shí)，其透射光的光程差innd22122sin2 dn2n1abdcirsee12干涉加強(qiáng)增反膜干涉加強(qiáng)

4、增反膜干涉減弱減反膜干涉減弱減反膜 當(dāng)當(dāng)i0(即垂直入射即垂直入射)時(shí)，時(shí)，透射光透射光的光程差：的光程差： 2)12(22 kkdn干涉加強(qiáng)增透膜干涉加強(qiáng)增透膜干涉減弱減透膜干涉減弱減透膜薄膜干涉薄膜干涉3、薄膜干涉的應(yīng)用（垂直入射）、薄膜干涉的應(yīng)用（垂直入射）（1）光程差的構(gòu)成）光程差的構(gòu)成（垂直入射）（垂直入射）傳播距離不同引起的光程差傳播距離不同引起的光程差 2nd半波損失引起的光程差半波損失引起的光程差 。2 （2）光程差的計(jì)算）光程差的計(jì)算上上或或下表面有半波損失：下表面有半波損失：)(222121nnornnnd 上下表面上下表面都都有半波損失：有半波損失：)(2321nnnnd

5、 n2n1d31212nn 反射光反射光入射光入射光反射光反射光薄膜干涉薄膜干涉增透原理：增透原理：反射光因干涉滿足暗紋條件，入射光全部透射反射光因干涉滿足暗紋條件，入射光全部透射（3）、明暗紋條件）、明暗紋條件+0 22 nd+-)021 kkk明紋（明紋（、 暗紋暗紋、2102)12( kk （4）、薄膜干涉的應(yīng)用）、薄膜干涉的應(yīng)用（增透膜）（增透膜）mgf2玻璃玻璃n2= 1.38n1 =1.50n0 = 1 n0 = 1 12n3n2例例nm55038. 1:mgf n上下表面都上下表面都有半波損失有半波損失入射光全部透射入射光全部透射反射光暗紋反射光暗紋2)12(2 knd最小最小當(dāng)

6、當(dāng)dk0 nm)(6 .9938. 145504 nd 增透膜厚度：增透膜厚度：薄膜干涉薄膜干涉問題：此時(shí)反射光呈什么顏色？問題：此時(shí)反射光呈什么顏色？2n2d=k1=2n2d=8250取取k=12=2n2d/2=4125取取k=2反射光呈現(xiàn)紫藍(lán)色。反射光呈現(xiàn)紫藍(lán)色。由由薄膜干涉薄膜干涉mgf膜膜 n=1.38空氣空氣 n=112mgf膜膜 n=1.38玻璃玻璃 n=1.50空氣空氣 n=112mgf膜膜 n=1.38玻璃玻璃 n=1.50n=1.512半波損失半波損失2) 12 (2sin222122kkinnd11 n5 . 12 nnd2 2)12(222 kkdnn=1.38n=1.3

7、8 2)12(222 kkdn薄膜干涉薄膜干涉二、劈尖干涉二、劈尖干涉1、劈尖的構(gòu)造及干涉圖洋、劈尖的構(gòu)造及干涉圖洋干涉圖樣：干涉圖樣：明暗相間等間距明暗相間等間距的條紋的條紋劈尖干涉的物理過程劈尖干涉的物理過程空氣或玻璃薄層上下空氣或玻璃薄層上下表面反射光形成干涉表面反射光形成干涉 na反射光反射光2反射光反射光1入射光入射光d空氣介質(zhì)空氣介質(zhì)b：薄膜的兩個(gè)表面是平面薄膜的兩個(gè)表面是平面, 其間有很小夾角。其間有很小夾角。玻璃玻璃劈尖劈尖空氣空氣劈尖劈尖劈尖干涉劈尖干涉2、劈尖干涉的光程差、劈尖干涉的光程差3、明紋條件和暗紋條件、明紋條件和暗紋條件 ,.)2 , 1 , 0(212,.)3

8、, 2 , 1(22kkkknd 明紋明紋暗紋暗紋22 nd半波損失的驗(yàn)證半波損失的驗(yàn)證處為暗紋處為暗紋0 d二、劈尖干涉二、劈尖干涉 na反射光反射光2反射光反射光1入射光入射光d空氣介質(zhì)空氣介質(zhì)b劈尖干涉劈尖干涉4、條紋間距、條紋間距（1 1）相鄰明紋（或暗紋）所）相鄰明紋（或暗紋）所 對(duì)應(yīng)的薄膜厚度差對(duì)應(yīng)的薄膜厚度差 相鄰明紋（或暗紋）相鄰明紋（或暗紋）所對(duì)應(yīng)的薄膜厚度之差所對(duì)應(yīng)的薄膜厚度之差相同。相同。 d 明紋明紋暗紋暗紋1 kdkd kndk 22 ) 1(221 kndk kkddnkk) 1()(21ndddkk21 二、劈尖干涉二、劈尖干涉劈尖干涉劈尖干涉（2）兩相鄰明紋（或

9、暗紋）的間距兩相鄰明紋（或暗紋）的間距a.a.條紋等間距分布條紋等間距分布 l d明紋明紋暗紋暗紋l d 4、條紋間距、條紋間距二、劈尖干涉二、劈尖干涉 sinld nl2 ndddkk21 nl2 llb or結(jié)論結(jié)論：劈尖干涉劈尖干涉5、劈尖干涉的應(yīng)用：、劈尖干涉的應(yīng)用：檢查光學(xué)平面的缺陷檢查光學(xué)平面的缺陷依據(jù)：依據(jù)：應(yīng)用：應(yīng)用： nl2 公式公式前彎前彎凹凹l ab后彎后彎凸凸l 劈尖干涉劈尖干涉ea12（2）圖樣：圖樣：以接觸點(diǎn)為中心以接觸點(diǎn)為中心的的明暗相間的明暗相間的同心圓環(huán)，中央同心圓環(huán)，中央暗斑，暗斑，內(nèi)疏外密。內(nèi)疏外密。三、牛頓環(huán)三、牛頓環(huán)1. 牛頓環(huán)的構(gòu)造與干涉圖樣牛頓環(huán)的

10、構(gòu)造與干涉圖樣（1）構(gòu)造：）構(gòu)造：上：上：r很大的平凸透鏡很大的平凸透鏡下：平板玻璃片下：平板玻璃片（3）干涉的物理過程：干涉的物理過程：平凸透平凸透鏡與平板玻璃形成空氣薄層，鏡與平板玻璃形成空氣薄層，空空氣薄層氣薄層上下表面反射光形成干涉上下表面反射光形成干涉牛頓環(huán)牛頓環(huán)r2 - 2rd + d2 + r2=r2由幾何關(guān)系可知由幾何關(guān)系可知（r d)2+r2=r2 暗紋暗紋（明紋明紋.)2 , 1 , 02/)12(.)3 , 2 , 1(22kkkkd rrd（2）明暗環(huán)半徑）明暗環(huán)半徑2、干涉結(jié)果分析、干涉結(jié)果分析（1）光程差及明暗環(huán)的條件）光程差及明暗環(huán)的條件0rrd22 牛頓環(huán)牛頓環(huán)k=0，r =0