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文檔簡介
1、1,利用薄膜上、下兩個表面對入射光的反射和折射,可在反射方向(或透射方向)獲得相干光束.,22.5 薄膜干涉(分振幅法),一.光程差,兩條反射光線的光程差,2,光線垂直入射,反射光1,反射光2,入射光,考慮半波損失,可有,3,4,例1:增透膜.波長550 nm黃綠光對人眼和照像底片最敏感。要使照像機(jī)對此波長反射小,可在照像機(jī)鏡頭上鍍一層氟化鎂MgF2薄膜,已知氟化鎂的折射率 n=1.38 ,玻璃的折射率n=1.55.,解:兩條反射光干涉減弱條件,增透膜的最小厚度,增反膜,薄膜光學(xué)厚度(nd)仍可以為,求:氟化鎂薄膜的最小厚度.,說明,5,例2:已知 ,照相機(jī)鏡頭n3=1.5,其上涂一 層 n2
2、=1.38的氟化鎂增透膜,光線垂直入射。,問:若反射光相消干涉的條件中 取 k=2,膜的厚度為多少?此增 透膜在可見光范圍內(nèi)有沒有增反?,解:因?yàn)?,所以反射光 經(jīng)歷兩次半波損失。反射光干涉相 消的條件是:,代入k 和 n2 求得:,6,問:此增透膜在可見光范圍內(nèi) 有沒有增反?,此膜對反射光干涉相長的條件:,可見光波長范圍 400700nm,波長412.5nm的光有增反.,結(jié)果,7,例3. 一平面單色光波垂直照射在厚度均勻的薄油膜上,油膜覆蓋在玻璃板上,所用單色光的波長可以連續(xù)變化,觀察到500nm與700nm這兩個波長的光在反射中消失.油的折射率為1.30,玻璃的折射率為1.50,試求油膜的
3、厚度。,8,9,三.等厚干涉劈尖,1.劈尖的概念和干涉的實(shí)現(xiàn),2.光程差及明暗條件:,明紋中心,暗紋中心,(空氣劈尖),10,同一厚度d 對應(yīng)同一級條紋等厚干涉條紋.,相鄰條紋對應(yīng)的厚度差:,若為空氣層時,,平行于棱邊的直條紋,明暗相間,級次隨厚度遞增.,3.條紋分布特點(diǎn):,11,(5)條紋等間隔,(7)對空氣劈尖,棱邊為暗,證明半波損失存在.,(6)復(fù)色光入射,呈彩色;,12,(8)應(yīng)用: 測細(xì)小直徑、厚度、微小變化,測表面不平度,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34,35,36,例1(教材P19
4、例22.5)為測量一細(xì)金屬絲的直徑d,按圖辦法形成空氣劈尖,用單色光照射形成等厚干涉條紋,用讀數(shù)顯微鏡測出干涉明條紋的間距,就可以算出d。已知單色光波長為589.3 nm,測量結(jié)果是:金屬絲與劈尖頂點(diǎn)距離D=28.880 mm,第1條明條紋到第31條明條紋的距離為4.295 mm,求金屬絲直徑 d.,解:,由題知,直徑,37,例2.利用劈尖的等厚干涉條紋可以測量很小的角度.今在很薄的劈尖玻璃板上,垂直地射入波長為589.3nm的鈉光,相鄰暗條紋間距離為5.0mm,玻璃的折射率1.52,求此劈尖的夾角.,解:研究對象是空氣中的玻璃劈尖,已知波長的光波垂直入射.所以,兩相鄰的暗(明)紋間距為,38
5、,例3. 波長為680nm的平行光垂直地照射到12cm長的兩塊玻璃片上,兩玻璃片一邊相互接觸,另一邊被厚度0.048mm的紙片隔開,試問在這12cm內(nèi)呈現(xiàn)多少條明條紋? 分析:可根據(jù)劈尖斜面總長度L與相鄰兩明(暗)紋間距的關(guān)系求解,也可根據(jù)劈的總厚度與相鄰兩明(暗)紋的厚度差求解.,解1:空氣劈尖,在L=12cm長度范圍內(nèi)的明紋數(shù)目,條,39,40,四.等厚干涉牛頓環(huán),光程差:,明紋中心,暗紋中心,干涉的實(shí)現(xiàn):,41,(1) 測透鏡球面的半徑R 已知 , 測 m、rk+m、rk,可得R,(2) 測波長 已知R,測出m 、 rk+m、rk,可得,(3) 檢測透鏡的曲率半徑誤差及其表面平整度.,(
6、4) 若接觸良好,中央為暗紋半波損失.,半徑,討論,(5) 透射圖樣與反射圖樣互補(bǔ).,42,43,44,45,46,47,48,49,50,51,52,例題1: 牛頓環(huán)的應(yīng)用,已知:用紫光照射,借助于低倍測量 顯微鏡測得由中心往外數(shù)第 k 級明環(huán) 的半徑 , k 級往上數(shù) 第16 個明環(huán)半徑 , 平凸透鏡的曲率半徑R=2.50m,求:紫光的波長?,解:根據(jù)明環(huán)半徑公式:,53,54,55,56,57,58,五. 邁克耳孫干涉儀,1. 干涉儀結(jié)構(gòu),2. 工作原理,光束 和 發(fā)生干涉,調(diào)整 和 后面的調(diào)節(jié) 螺釘,即可觀察到波膜干 涉的各種情況。,光路:等效為空氣薄膜.,59,若M1、 M2 有小
7、夾角,若M1平移 d 時,干涉條紋移過 N 條,則有,當(dāng)M1和M2不平行,且光平行入射, 此時為等厚條紋,若M1、M2平行,3. 條紋特點(diǎn),等傾條紋,60,5. 應(yīng)用,微小位移測量,測折射率,測波長,4. 邁克耳孫干涉儀優(yōu)點(diǎn),設(shè)計精巧,兩束相干光完全分開,可以方便的改變 任一光路的光程。,61,例1:流體折射率測定,在邁克耳孫干涉儀的兩臂中分別引入10 厘米長的玻璃管A、B ,其中一個抽成真空,另一個在充以一個大氣壓空氣的過程中觀察到107.2 條條紋移動,所用波長為546nm。求空氣的折射率?,解:設(shè)空氣的折射率為n,相鄰條紋或說條紋移動一條時,對應(yīng)光程差的變化為一個 波長,當(dāng)觀察到107.2 條移過時,光程差的改變量滿足:,邁克耳孫干涉儀的兩臂中 便于插放待測樣品,由條 紋的變化測量有關(guān)參數(shù)。 精度高。,62,例2. 邁克耳孫干涉儀可用來測量單色光的波長,當(dāng)M2移動距離 mm時,測得某單色光的干涉條紋移過
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