波動(dòng)光學(xué)第2講――等傾干涉、等厚干涉、牛頓環(huán).課件

1、波動(dòng)光學(xué)第2講 等傾干涉、等厚干涉、牛頓環(huán)17-3 薄膜干涉17-4 劈尖 牛頓環(huán)主要內(nèi)容11、半波損失產(chǎn)生條件：光從光疏媒質(zhì)進(jìn)入光密媒質(zhì)；反射光中產(chǎn)生半波損失。反射光存在半波損失反射光無(wú)半波損失而折射光都無(wú)半波損失薄膜干涉22、薄膜干涉公式 單色光以入射角 i 從折射率為 n1媒質(zhì) 進(jìn)入折射率為媒質(zhì) n2 的媒質(zhì)。i3dir 在薄膜的上下兩表面產(chǎn)生的反射光 光、光，滿足相干光的條件，能產(chǎn)生干涉，經(jīng)透鏡匯聚，在焦平面上產(chǎn)生等傾干涉條紋。i從焦點(diǎn) P 到 CD 波面，兩條光的光程差為 0，則在未考慮半波損失時(shí)光、光的光程差為：4diirri5考慮半波損失：i光程差不附加光程差附加未考慮半波損失時(shí)

2、6光程差i由干涉的加強(qiáng)減弱條件加強(qiáng)減弱7等傾干涉條紋圖樣89LPo r環(huán) dnnn ni r21Si ii條紋特點(diǎn) 形狀:一系列同心圓環(huán) 明暗:干涉條紋更加明亮越大條紋級(jí)次越小 條紋級(jí)次分布: 條紋間隔分布:內(nèi)疏外密越大條紋越密 膜厚變化時(shí)，條紋的移動(dòng)：10、透射光的干涉Sa1aAEBa2Fb1b2PPBF 反射光 a1與 a2是相干光，光程差：透射光 b1與 b2是相干光，光程差：反射光相互加強(qiáng)（減弱）時(shí)，透射光則相互減弱（加強(qiáng)），兩者是互補(bǔ)的114、鍍膜技術(shù) 在光學(xué)器件中，由于表面上的反射與透射，在器件表面要鍍膜，來(lái)改變反射與透射光的比例。可有增透膜，增反膜。例如：較高級(jí)的照相機(jī)的鏡頭由

3、6 個(gè)透鏡組成，如不采取有效措施，反射造成的光能損失可達(dá) 45%90%。為增強(qiáng)透光，要鍍?cè)鐾改ぃ驕p反膜。復(fù)雜的光學(xué)鏡頭采用增透膜可使光通量增加 10 倍。12增透膜 光學(xué)鏡頭為減少反射光，通常要鍍?cè)鐾改ぁ?增透膜是使膜上下兩表面的反射光滿足減弱條件。減弱13增反膜 減少透光量，增加反射光，使膜上下兩表面的反射光滿足加強(qiáng)條件。使兩束反射光滿足干涉加強(qiáng)條件例如：激光器諧振腔反射鏡采用優(yōu)質(zhì)增反膜介質(zhì)薄膜層已達(dá)15 層，其反射率99.9。加強(qiáng)14等厚干涉等厚干涉：光程差僅取決于薄膜的厚度，厚度相同的地方對(duì)應(yīng)同一級(jí)條紋。復(fù)習(xí)： 當(dāng) 時(shí)暗紋明紋151、實(shí)驗(yàn)裝置一、劈尖干涉16 用單色平行光垂直照射玻璃劈

4、尖，光線經(jīng)空氣薄膜上下表面反射，當(dāng)在膜的上表面附近反射相遇發(fā)生干涉。因此當(dāng)觀察介質(zhì)表面時(shí)就會(huì)看到等厚干涉條紋。劈尖17 由于單色光在劈尖上下兩個(gè)表面后形成、兩束反射光，滿足光的干涉條件，由薄膜干涉公式：加強(qiáng)減弱2、明暗紋條件一、劈尖干涉18 棱邊處dk=0,光程差為劈棱處為暗紋第k 級(jí)暗紋處劈尖厚度由討論19 相鄰暗紋劈尖厚度差 相鄰條紋間距 越小，干涉條紋愈疏， 越大，干涉條紋愈密。條紋特點(diǎn)：平行于棱邊、明暗相間、間距相等的直形條紋20測(cè)量微小物體的厚度 將微小物體夾在兩薄玻璃片間，形成劈尖，用單色平行光照射。由有3、劈尖干涉的應(yīng)用21檢測(cè)待測(cè)平面的平整度 由于同一條紋下的空氣薄膜厚度相同，

5、當(dāng)待測(cè)平面上出現(xiàn)溝槽時(shí)條紋向左彎曲。待測(cè)平面光學(xué)平板玻璃22例3 利用空氣劈尖的等厚干涉條紋可以檢測(cè)工件表面存在的極小的凹凸不平。 在顯微鏡下觀察干涉條紋。試根據(jù)干涉條紋彎曲的方向，說(shuō)明工件表面是凹還是凸？并證明深度可用下式求的。 在經(jīng)過(guò)精密加工的工件表面上放一光學(xué)平面玻璃，使其間形成空氣劈尖，用單色光垂直照射玻璃表面23解：干涉條紋彎曲說(shuō)明工件表面不平，因?yàn)閗 級(jí)干涉條紋各點(diǎn)都相應(yīng)于同一氣隙厚度，如果條紋向劈尖棱的一方彎曲，由式說(shuō)明該處氣隙厚度有了增加，可判斷該處為下凹24二、牛頓環(huán)1、實(shí)驗(yàn)裝置25 將一塊半徑很大的平凸鏡與一塊平板玻璃疊放在一起，用單色平行光垂直照射，由平凸鏡下表面和平板玻璃上表面兩束反射光干涉，產(chǎn)生牛頓環(huán)干涉條紋。二、牛頓環(huán)1、實(shí)驗(yàn)裝置26由于 、兩束反射光的光程差附加項(xiàng)。加強(qiáng)減弱2、明暗紋條件27與間的關(guān)系dk=0,為暗環(huán)中心：討論28加強(qiáng)減弱牛頓環(huán)半徑明環(huán)由暗環(huán)由由此可知：條紋不是等距分布r 越大條紋越密29 空氣薄膜相同處光程差相同，干涉條紋為一系列同心圓。牛頓環(huán)303、牛頓環(huán)應(yīng)用測(cè)量未知單色平行光的波長(zhǎng)用讀數(shù)顯微鏡測(cè)量第k 級(jí)和第m 級(jí)暗環(huán)半徑 rk、rm31檢測(cè)光學(xué)鏡頭表面曲率是否合格 將玻璃驗(yàn)規(guī)蓋于待測(cè)鏡頭上，兩者間形成空氣薄