《等傾干涉》課件

1、 薄膜干涉是分振幅干涉。 日常中見到的薄膜干涉：肥皂泡上的彩色 、雨天地上油膜的彩色、昆蟲翅膀的彩色。 膜為何要?。?光的相干長(zhǎng)度所限。膜的薄、厚是相對(duì)的，與光的單色性好壞有關(guān)。 普遍地討論薄膜干涉是個(gè)極為復(fù)雜的問題。實(shí)際意義最大的是厚度不均勻薄膜表面附近的等厚條紋和厚度均勻薄膜在無窮遠(yuǎn)處的等傾條紋。1.6 分振幅薄膜干涉（一）等傾干涉1.6.1 單色點(diǎn)光源照射厚度均勻的薄膜時(shí)引起的干涉現(xiàn)象1、干涉現(xiàn)象兩束反射光 和 在 處相干疊加，透射光也可相干疊加等傾干涉 從點(diǎn)光源發(fā)出的單條光線的光路2、光程差的計(jì)算注意 若光在介質(zhì)上表面反射時(shí)有附加光程差，則: 代入計(jì)算 和 的光程差，作不論入射光的的入

2、射角如何滿足n1n3(或n1 n2 n2n3(或n1 n2 n3) 不存在額外程差代入用折射角表示的光程差用入射角表示的光程差不論入射光的的入射角如何滿足n1n3(或n1 n2 n2n3(或n1 n2 n1 i2A CDa2a1Si1i1i1i1B 膜厚均勻（ 不變）光束 、 的光程差：（明紋）（暗紋） 當(dāng)j 一定時(shí)， 也一定,即傾角 相同的光線對(duì)應(yīng)同一條干涉條紋等傾條紋.具體地說,光程差相等點(diǎn)的空間軌跡構(gòu)成同一級(jí)干涉條紋。即是說:當(dāng)膜厚h 一定時(shí)，從不同的發(fā)光點(diǎn)所發(fā)出的光束對(duì)薄膜表面有不同的傾角，正由于入射光的傾角改變而形成一組干涉條紋。同一級(jí)條紋，對(duì)應(yīng)著同一傾角，不同級(jí)條紋，對(duì)應(yīng)不同的傾角

3、。即：由于入射角相同的光經(jīng)薄膜兩表面反射形成的反射光在相遇點(diǎn)有相同的光程差,也就是說,凡入射角相同的光束就形成同一級(jí)條紋，所以這些傾斜角度不同光束經(jīng)薄膜反射所形成的花樣是一些明暗相間的同心圓環(huán)，這種干涉稱為等傾干涉。等傾干涉 從點(diǎn)光源發(fā)出的錐面上光線的光路等傾干涉 從點(diǎn)光源發(fā)出的錐面內(nèi)光線的光路i1fodn1n1n2 n1面光源r環(huán)Pi11.6.2 單色面光源照明時(shí)的等傾干涉條紋 面光源上不同點(diǎn)而 相同的入射光都將匯聚在同一個(gè)干涉環(huán)上（非相干疊加），因而面光源照明比點(diǎn)光源照明條紋明暗對(duì)比更鮮明。 f屏幕n2觀察等傾條紋的實(shí)驗(yàn)裝置和光路i1MSL注意 在薄膜上不同入射點(diǎn)但入射角 相同的光屬于同

4、一級(jí)條紋（等傾干涉） 具體地說:考慮發(fā)光點(diǎn)S，入射角為i1，形成同一級(jí)干涉圓環(huán)。 考慮面光源上另一個(gè)發(fā)光點(diǎn)S發(fā)出的光，入射角仍為i1，與S發(fā)出的光形成的圓環(huán)彼此準(zhǔn)確重合,不錯(cuò)開,非相干重迭，使明紋重迭后更亮,暗紋仍為暗紋，所以等傾條紋的位置與形成條紋的光束入射角有關(guān)，而與光源的位置無關(guān)，所以雖采用擴(kuò)展面光源，并不降低干涉條紋的可見度V，而使明紋更亮。結(jié)論：擴(kuò)展面光源上不同發(fā)光點(diǎn)發(fā)出的光，只要入射角i1相同，其反射相干光在透鏡焦平面上形成的干涉圓環(huán)都是共心重合的，這些圓環(huán)非相干迭加的結(jié)果，使圓環(huán)亮度更為增加，但不降低V值。等傾干涉條紋照片 L2 fP0 r環(huán)n1n1n2 n1 i2A CDa2a

5、1Si1i1i1i1B 形狀一系列同心圓環(huán)條紋特點(diǎn)： rj= f tg i1 條紋級(jí)次分布：h 一定時(shí)， 波長(zhǎng)對(duì)條紋的影響：f 為透鏡的焦距等傾干涉圓環(huán)干涉級(jí)數(shù)高的在內(nèi)層，干涉級(jí)數(shù)低的在外層，越向環(huán)中心，級(jí)數(shù)就越高 定域 條紋經(jīng)會(huì)聚才能 觀察，定域?yàn)闊o窮遠(yuǎn) 條紋間距：j級(jí)明紋：j+1級(jí)明紋： 用級(jí)數(shù)展開 不等間距，i2（ i1）增加時(shí)，條紋間距減小，等傾圓環(huán)不是等間距的，內(nèi)疏外密，越靠中心，環(huán)間距越大，越稀疏，越向外環(huán)間距越小，越密集。介質(zhì)膜越?。╤ ?。?則i 變大，環(huán)間距大，環(huán)紋少，越稀疏。介質(zhì)膜越厚（h 大），則i變小，環(huán)間距小，環(huán)紋多，越密集。若h 太厚，則條紋過密不可分辨，所以一般要

6、求膜很薄，若h 超過波列長(zhǎng)度 L=ct，則不產(chǎn)生干涉。 h 變化時(shí),條紋的移動(dòng)：j 一定時(shí)（ 保持不變）： 同級(jí)條紋從中心向外冒出同級(jí)條紋向中心陷落等傾圓環(huán)動(dòng)態(tài)變化規(guī)律：在中心就有一個(gè)圓環(huán)冒出來或縮過去。若在中心冒出或縮進(jìn)去的圓環(huán)個(gè)數(shù)N，則膜厚改變是：膜每增減（半個(gè)波長(zhǎng)）三、應(yīng)用：增透（射）膜，提高增反（射）膜，降低光學(xué)器件的透射率空氣氟化鎂玻璃反射光 1、2 無半波損失，設(shè)光垂直入射，則 時(shí)，反射光干涉相消，透射光增強(qiáng)了，氟化鎂膜稱為增透膜。若入射光波長(zhǎng)為 ， 若薄膜使反射光干涉相長(zhǎng)，則稱為增反膜。作業(yè) 1-4 1-7 1-8三、應(yīng)用：增透（射）膜，提高增反（射）膜，降低光學(xué)器件的透射率空氣氟化鎂玻璃反射光 1、2 無半波損失，設(shè)光