第二講：分振幅法干涉本次課內(nèi)容17-3薄膜干涉

17-4劈尖、牛頓環(huán)課本P127--12917-5邁克耳孫干涉儀第二講：分振幅法干涉本次課內(nèi)容17-3薄膜干涉17-41

一、光程差利用薄膜上、下兩個(gè)表面對(duì)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。a1a2a斜入射情況17-3薄膜干涉一、光程差利用薄膜上、下兩個(gè)表面對(duì)入射光的反射2。

光線a2與光線a1的光程差為：額外程差由折射定律和幾何關(guān)系可得出：。光線a2與光線a1的光程差為：額外程差由折射定律和3不論入射光的入射角如何注：額外程差的確定只要滿足n1<n2>n3(或n1>n2<n3)。額外程差為/2只要滿足n1>n2>n3(或n1<n2<n3)額外程差為0垂直入射情況下：en2不論入射光的入射角如何注：額外程差的確定只要滿足n14反射光干涉條件

二、增透膜和增反膜增透膜--利用薄膜上、下表面反射光的光程差符合相消干涉條件來(lái)減少反射，從而使透射增強(qiáng)。增反膜-----利用薄膜上、下表面反射光的光程差滿足相長(zhǎng)干涉，來(lái)增強(qiáng)反射。薄膜反射光干涉條件二、增透膜和增反膜增透膜--利用5(1)

若反射光相消（增透）干涉的條件中取k=1，膜的厚度為多少？[例]用波長(zhǎng)的單色光從空氣垂直入射，照相機(jī)鏡頭的折射率為n3=1.5，上面涂一層n2=1.38的氟化鎂增透膜。解：因?yàn)椋苑瓷涔饨?jīng)歷兩次半波損失。反射光相干相消的條件是：代入k=1和n2

求得：(1)若反射光相消（增透）干涉的條件中取k=1，膜6此膜對(duì)反射光相長(zhǎng)（增反）的條件：

在可見光范圍內(nèi)（400-700nm），波長(zhǎng)412.5nm的光有增反。

(2)此增透膜在可見光范圍內(nèi)有沒有增反？此膜對(duì)反射光相長(zhǎng)（增反）的條件：在可見光范圍內(nèi)（40717-4、劈尖干涉牛頓環(huán)夾角很小的兩個(gè)平面所構(gòu)成的薄膜空氣劈尖上、下表面的反射光產(chǎn)生干涉，兩相干光的光程差為垂直入射時(shí)斜入射時(shí)一、劈尖干涉實(shí)心劈尖17-4、劈尖干涉牛頓環(huán)夾角很小的兩個(gè)平面所構(gòu)成的薄膜空8(1)劈尖上厚度相同的地方，兩相干光的光程差相同，對(duì)應(yīng)一定k值的明或暗條紋。（等厚干涉）(2)棱邊處，e=0,=/2，出現(xiàn)暗條紋有“半波損失”(3)實(shí)心劈尖任意相鄰明條紋對(duì)應(yīng)的厚度差：(4)任意相鄰明條紋(或暗條紋)之間的距離為…….[思考]劈尖角愈小，干涉條紋愈

；愈大，干涉條紋愈

。(1)劈尖上厚度相同的地方，兩相干光的光程差相同，對(duì)應(yīng)一定k9二、劈尖干涉的應(yīng)用（干涉膨脹儀）原理：利用空氣劈尖干涉原理測(cè)定樣品的熱膨脹系數(shù)（如圖）平板玻璃石英圓環(huán)樣品空氣劈尖二、劈尖干涉的應(yīng)用（干涉膨脹儀）原理：利用空氣劈尖干涉原理10

現(xiàn)象及結(jié)論：當(dāng)溫度發(fā)生變化時(shí)，樣品發(fā)生熱脹冷縮現(xiàn)象。如果樣品向上（或向下）平移/2的距離，空氣的上下兩表面的反射光的光程差將減少（或增加）。劈尖各處的干涉條紋發(fā)生明暗明(或暗明暗)的變化。如果觀察到某處干涉條紋移過(guò)了N條，即表明樣品熱脹冷縮了N·/2的長(zhǎng)度。現(xiàn)象及結(jié)論：當(dāng)溫度發(fā)生變化時(shí)，樣品發(fā)生熱脹冷縮現(xiàn)象。如果11三、牛頓環(huán)介質(zhì)層中，任一厚度e處上下表面反射光的干涉條件：三、牛頓環(huán)介質(zhì)層中，任一厚度e處上下表面反射光的干涉條件：12當(dāng)e=0,兩反射光的光程差=/2，所以環(huán)心為一暗斑。r2=R2-(R-e)2

2Re

明環(huán)半徑：k=1，2，…暗環(huán)半徑：k=1，2，…牛頓環(huán)干涉圖樣當(dāng)e=0,兩反射光的光程差=/2，所以環(huán)心為一暗斑。r13例

用紫光照射，借助于低倍測(cè)量顯微鏡測(cè)得由中心往外數(shù)第k級(jí)明環(huán)的半徑,k

級(jí)往上數(shù)第16個(gè)明環(huán)半徑，平凸透鏡的曲率半徑R=2.50m。求：紫光的波長(zhǎng)？解：根據(jù)明環(huán)半徑公式：例用紫光照射，借助于低倍測(cè)量顯微鏡測(cè)得由中心往外數(shù)第k14測(cè)細(xì)小直徑、厚度、微小變化平晶問(wèn)題：如何測(cè)量微小長(zhǎng)度及微小長(zhǎng)度的變化？四、等厚干涉的應(yīng)用Δh待測(cè)塊規(guī)λ標(biāo)準(zhǔn)塊規(guī)測(cè)細(xì)小直徑、厚度、微小變化平晶問(wèn)題：如何測(cè)量微小長(zhǎng)度及微小15測(cè)表面不平度問(wèn)題：1）不平處出現(xiàn)在哪里？2）不平處的高度差如何計(jì)算？等厚條紋待測(cè)工件平晶測(cè)表面不平度問(wèn)題：等厚條紋待測(cè)工件平晶16檢驗(yàn)透鏡球表面質(zhì)量待測(cè)透鏡標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)規(guī)暗紋問(wèn)題：透鏡球表面有什么質(zhì)量問(wèn)題？檢驗(yàn)透鏡球表面質(zhì)量待測(cè)透鏡標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)規(guī)暗紋問(wèn)題：1717-5、邁克耳遜干涉儀M1221S半透半反膜1光束2′和1′產(chǎn)生干涉若M1、M2垂直等傾條紋若M1、M2不嚴(yán)格垂直，有一微小角度偏差等厚條紋M2M1G1G23、應(yīng)用：微小位移測(cè)量；測(cè)折射率1、光路：G1：分光板G2：補(bǔ)償板2、原理：當(dāng)M1平移d距離時(shí)，干涉條紋移過(guò)N條，則：2d=Nλ當(dāng)M1光路中插入一層介質(zhì)膜，條紋發(fā)生N條改變。則：2（n-1）d=Nλ17-5、邁克耳遜干涉儀M1221S半透半反膜1光束218例.在邁克耳遜干涉儀的兩臂中分別引入10厘米長(zhǎng)的玻璃管A、B，其中一個(gè)抽成真空，另一個(gè)在充以一個(gè)大氣壓空氣的過(guò)程中觀察到107.2條條紋移動(dòng)，所用波長(zhǎng)為546nm。求空氣的折射率？AB解：設(shè)空氣的折射率為n例.在邁克耳遜干涉儀的兩臂中分別引入10厘米長(zhǎng)的玻璃19本次課完本次課完20第二講：分振幅法干涉本次課內(nèi)容17-3薄膜干涉

17-4劈尖、牛頓環(huán)課本P127--12917-5邁克耳孫干涉儀第二講：分振幅法干涉本次課內(nèi)容17-3薄膜干涉17-421

一、光程差利用薄膜上、下兩個(gè)表面對(duì)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。a1a2a斜入射情況17-3薄膜干涉一、光程差利用薄膜上、下兩個(gè)表面對(duì)入射光的反射22。

光線a2與光線a1的光程差為：額外程差由折射定律和幾何關(guān)系可得出：。光線a2與光線a1的光程差為：額外程差由折射定律和23不論入射光的入射角如何注：額外程差的確定只要滿足n1<n2>n3(或n1>n2<n3)。額外程差為/2只要滿足n1>n2>n3(或n1<n2<n3)額外程差為0垂直入射情況下：en2不論入射光的入射角如何注：額外程差的確定只要滿足n124反射光干涉條件

二、增透膜和增反膜增透膜--利用薄膜上、下表面反射光的光程差符合相消干涉條件來(lái)減少反射，從而使透射增強(qiáng)。增反膜-----利用薄膜上、下表面反射光的光程差滿足相長(zhǎng)干涉，來(lái)增強(qiáng)反射。薄膜反射光干涉條件二、增透膜和增反膜增透膜--利用25(1)

若反射光相消（增透）干涉的條件中取k=1，膜的厚度為多少？[例]用波長(zhǎng)的單色光從空氣垂直入射，照相機(jī)鏡頭的折射率為n3=1.5，上面涂一層n2=1.38的氟化鎂增透膜。解：因?yàn)椋苑瓷涔饨?jīng)歷兩次半波損失。反射光相干相消的條件是：代入k=1和n2

求得：(1)若反射光相消（增透）干涉的條件中取k=1，膜26此膜對(duì)反射光相長(zhǎng)（增反）的條件：

在可見光范圍內(nèi)（400-700nm），波長(zhǎng)412.5nm的光有增反。

(2)此增透膜在可見光范圍內(nèi)有沒有增反？此膜對(duì)反射光相長(zhǎng)（增反）的條件：在可見光范圍內(nèi)（402717-4、劈尖干涉牛頓環(huán)夾角很小的兩個(gè)平面所構(gòu)成的薄膜空氣劈尖上、下表面的反射光產(chǎn)生干涉，兩相干光的光程差為垂直入射時(shí)斜入射時(shí)一、劈尖干涉實(shí)心劈尖17-4、劈尖干涉牛頓環(huán)夾角很小的兩個(gè)平面所構(gòu)成的薄膜空28(1)劈尖上厚度相同的地方，兩相干光的光程差相同，對(duì)應(yīng)一定k值的明或暗條紋。（等厚干涉）(2)棱邊處，e=0,=/2，出現(xiàn)暗條紋有“半波損失”(3)實(shí)心劈尖任意相鄰明條紋對(duì)應(yīng)的厚度差：(4)任意相鄰明條紋(或暗條紋)之間的距離為…….[思考]劈尖角愈小，干涉條紋愈

；愈大，干涉條紋愈

。(1)劈尖上厚度相同的地方，兩相干光的光程差相同，對(duì)應(yīng)一定k29二、劈尖干涉的應(yīng)用（干涉膨脹儀）原理：利用空氣劈尖干涉原理測(cè)定樣品的熱膨脹系數(shù)（如圖）平板玻璃石英圓環(huán)樣品空氣劈尖二、劈尖干涉的應(yīng)用（干涉膨脹儀）原理：利用空氣劈尖干涉原理30

現(xiàn)象及結(jié)論：當(dāng)溫度發(fā)生變化時(shí)，樣品發(fā)生熱脹冷縮現(xiàn)象。如果樣品向上（或向下）平移/2的距離，空氣的上下兩表面的反射光的光程差將減少（或增加）。劈尖各處的干涉條紋發(fā)生明暗明(或暗明暗)的變化。如果觀察到某處干涉條紋移過(guò)了N條，即表明樣品熱脹冷縮了N·/2的長(zhǎng)度。現(xiàn)象及結(jié)論：當(dāng)溫度發(fā)生變化時(shí)，樣品發(fā)生熱脹冷縮現(xiàn)象。如果31三、牛頓環(huán)介質(zhì)層中，任一厚度e處上下表面反射光的干涉條件：三、牛頓環(huán)介質(zhì)層中，任一厚度e處上下表面反射光的干涉條件：32當(dāng)e=0,兩反射光的光程差=/2，所以環(huán)心為一暗斑。r2=R2-(R-e)2

2Re

明環(huán)半徑：k=1，2，…暗環(huán)半徑：k=1，2，…牛頓環(huán)干涉圖樣當(dāng)e=0,兩反射光的光程差=/2，所以環(huán)心為一暗斑。r33例

用紫光照射，借助于低倍測(cè)量顯微鏡測(cè)得由中心往外數(shù)第k級(jí)明環(huán)的半徑,k

級(jí)往上數(shù)第16個(gè)明環(huán)半徑，平凸透鏡的曲率半徑R=2.50m。求：紫光的波長(zhǎng)？解：根據(jù)明環(huán)半徑公式：例用紫光照射，借助于低倍測(cè)量顯微鏡測(cè)得由中心往外數(shù)第k34測(cè)細(xì)小直徑、厚度、微小變化平晶問(wèn)題：如何測(cè)量微小長(zhǎng)度及微小長(zhǎng)度的變化？四、等厚干涉的應(yīng)用Δh待測(cè)塊規(guī)λ標(biāo)準(zhǔn)塊規(guī)測(cè)細(xì)小直徑、厚度、微小變化平晶問(wèn)題：如何測(cè)量微小長(zhǎng)度及微小35測(cè)表面不平度問(wèn)題：1）不平處出現(xiàn)在哪里？2）不平處的高度差如何計(jì)算？等厚條紋待測(cè)工件平晶測(cè)表面不平度問(wèn)題：等厚條紋待測(cè)工件平晶36檢驗(yàn)透鏡球表面質(zhì)量待測(cè)透鏡標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)規(guī)暗紋問(wèn)題：透鏡球表面有什么質(zhì)量問(wèn)題？檢驗(yàn)透鏡球表面質(zhì)量待測(cè)透鏡標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)規(guī)暗紋問(wèn)題：3717-5、邁克耳遜干涉儀M1221S半透半反膜1光束2′和1′產(chǎn)生干涉若M1、M2垂直等傾條紋若M1、M2不嚴(yán)格垂直，有一微小角度偏差等厚條紋M2M1G1G23、應(yīng)用：微小位移測(cè)量；測(cè)折射率1、光路：G1：分光板G2：補(bǔ)償板2、原理：當(dāng)M1平移d