平板雙光束干涉第一頁，共五十七頁，2022年，8月28日PL一平行平面膜的干涉DC34E5A1B2第二頁，共五十七頁，2022年，8月28日折射定律：PLDC34E5A1B2第三頁，共五十七頁，2022年，8月28日反射光的光程差加強（明紋）減弱（暗紋）根據具體情況而定注意：當薄膜處于同一介質中，光在其上、下表面反射時物理性質必相反，有半波損失現象，故兩束反射光相遇時有額外光程差——

獨立膜一定存在半波損失第四頁，共五十七頁，2022年，8月28日透射光的光程差注意：透射光和反射光干涉具有互補性，符合能量守恒定律.討論：（1）當光線垂直入射時（2）透射光(無半波損失)透射光與反射光相差。PLDC34A1B2第五頁，共五十七頁，2022年，8月28日（3）若薄膜（n2）處于兩種介質（n1、n3）中，什么情況下出現半波損失？23光線2、3都有半波損失光線2、3都沒有半波損失光線2有半波損失光線3沒有半波損失光線2沒有半波損失光線3有半波損失1）2）3）4）1第六頁，共五十七頁，2022年，8月28日要考慮半波損失當：結論：若薄膜（n2）處于兩種介質（n1、n3）中，當介質折射率依次增加（減小）時，反射光不考慮半波損失即：等厚干涉(同級條紋對應膜的厚度相等)等傾干涉（入射角為傾角）,同級條紋對應的入射角相等（4）公式對劈形膜也成立。(5)如光源用復色光源，則干涉條紋是彩色的。第七頁，共五十七頁，2022年，8月28日***S1S2S3單色光源en1n2n1n2n1>屏薄膜透鏡第八頁，共五十七頁，2022年，8月28日解(1)例5

一油輪漏出的油(折射率=1.20)污染了某海域,在海水(=1.30)表面形成一層薄薄的油污。求：(1)如果太陽正位于海域上空,一直升飛機的駕駛員從機上向下觀察,他所正對的油層厚度為460nm,則他將觀察到油層呈什么顏色?(2)如果一潛水員潛入該區域水下,又將看到油層呈什么顏色?綠色第九頁，共五十七頁，2022年，8月28日(2)透射光的光程差紅光紫光紫紅色第十頁，共五十七頁，2022年，8月28日

增透膜和增反膜薄膜干涉的應用：可以測定波長或薄膜的厚度，還可以提高光學器件的透光率.1、增透膜透射光干涉加強，根據能量守恒定律，反射光減弱，透射光就加強了，這種能減少反射光強度而增加透射光強度的薄膜稱為增透膜。2、增反膜為了增加對底片感光效果好的綠光的透射率，在鏡頭前鍍氟化鎂薄膜，起增透作用。反射光干涉加強。第十一頁，共五十七頁，2022年，8月28日取（增強）氟化鎂為增透膜例6

為了增加透射率,求氟化鎂膜的最小厚度.已知空氣,氟化鎂,減弱解

23玻璃則第十二頁，共五十七頁，2022年，8月28日例7

一平板玻璃(n3=1.50)上有一層透明油膜(n2=1.25)，要使波長=6000?的光垂直入射無反射，薄膜的最小膜厚e=?

解

凡是求解薄膜問題應先求出兩反射光線的光程差。對垂直入射，i=0，于是+半=2hn2無反射意味著反射光出現暗紋，所以n2=1.25(薄膜的折射率);要h最小，k=0(k=0,1,2,……)=1200?=1.2×10-7m第十三頁，共五十七頁，2022年，8月28日紅光760~620nm3.9×1014~4.3×1014Hz

橙光620~590nm4.8×1014~5.1×1014Hz

黃光590~560nm5.1×1014~5.4×1014Hz

綠光560~500nm5.4×1014~6.0×1014Hz

青光500~480nm6.0×1014~6.3×1014Hz

藍光480~450nm6.3×1014~6.7×1014Hz

紫光450~400nm6.7×1014~7.5×1014Hz

可見光的范圍可見光的顏色對應的波長范圍第十四頁，共五十七頁，2022年，8月28日第十五頁，共五十七頁，2022年，8月28日SM劈尖角一劈尖明紋暗紋hG1G2

等厚干涉

第十六頁，共五十七頁，2022年，8月28日光程差：明紋暗紋明紋處劈尖厚度暗紋處劈尖厚度第十七頁，共五十七頁，2022年，8月28日討論

1）劈尖棱邊為暗紋.（暗紋條件）2）相鄰兩暗紋（明紋）間對應的劈尖厚度差：hhkhk+1暗紋明紋相同第十八頁，共五十七頁，2022年，8月28日3）相鄰兩暗紋（明紋）的間距：暗紋明紋lhlhDL第十九頁，共五十七頁，2022年，8月28日結論（1）等厚干涉：

光程差是介質厚度的函數，對于同一級條紋，具有相同的介質厚度。（2）劈尖干涉條紋是一系列明暗相間的、等間距分布的、平行于棱邊的平直條紋。在劈棱處（h=0）有半波損失第二十頁，共五十七頁，2022年，8月28日每一條紋對應劈尖內的一個厚度，當此厚度位置改變時，對應的條紋隨之移動.

（3）干涉條紋的移動夾角變大，條紋變密，條紋向棱移動夾角變小，條紋變疏，條紋遠離棱移動向上平移時，條紋間距不變，條紋整體靠近棱移動向下平移時，條紋間距不變，條紋整體遠離棱移動第二十一頁，共五十七頁，2022年，8月28日干涉條紋的移動每一條紋對應劈尖內的一個厚度，當此厚度位置改變時，對應的條紋隨之移動.第二十二頁，共五十七頁，2022年，8月28日等厚干涉條紋劈尖不規則表面第二十三頁，共五十七頁，2022年，8月28日白光入射單色光入射肥皂膜的等厚干涉條紋第二十四頁，共五十七頁，2022年，8月28日依據：

測表面不平度

測波長：已知θ、n，測l可得λ

測折射率：已知θ、λ，測l可得n

測細小直徑、厚度、微小變化應用：劈尖干涉的應用第二十五頁，共五十七頁，2022年，8月28日2）測膜厚1）干涉膨脹儀劈尖干涉的應用第二十六頁，共五十七頁，2022年，8月28日空氣3）檢驗光學元件表面的平整度4）測細絲的直徑第二十七頁，共五十七頁，2022年，8月28日(5)測量微小位移厚度每改變λ/2n條紋平移一條(6)測介質折射率第二十八頁，共五十七頁，2022年，8月28日例、如何判斷兩個直徑相差很小的滾珠的大小？（測量工具：兩塊平板玻璃）說明：1珠小說明：1珠大若發現等厚條紋間隔變密在靠近“1”那端輕輕壓一下

若發現等厚條紋間隔變寬第二十九頁，共五十七頁，2022年，8月28日例有一玻璃劈尖,放在空氣中,劈尖夾角,用波長的單色光垂直入射時,測得干涉條紋的寬度,求這玻璃的折射率.解第三十頁，共五十七頁，2022年，8月28日例用等厚干涉法測細絲的直徑d。取兩塊表面平整的玻璃板，左邊棱迭合在一起，將待測細絲塞到右棱邊間隙處，形成一空氣劈尖。用波長0的單色光垂直照射，得等厚干涉條紋，測得相鄰明紋間距為L，玻璃板長L0，求細絲的直徑。解：相鄰明紋的高度差d第三十一頁，共五十七頁，2022年，8月28日例在半導體器件生產中，為測定硅片上的Si02薄膜厚度，將薄膜一側腐蝕成劈尖形狀，如圖。用鈉黃光從空氣中垂直照射到Si02表面上，在垂直方向上觀察Si02劈尖膜的反射光干涉條紋，看到有七條暗紋，第七條恰位于N處，問薄膜的厚度？解：MN相鄰暗紋間的膜厚之差明、暗紋間的膜厚之差故：?第三十二頁，共五十七頁，2022年，8月28日例利用空氣劈尖的等厚干涉條紋可以檢測工件表面存在的極小的加工紋路，在經過精密加工的工件表面上放一光學平面玻璃，使其間形成空氣劈形膜，用單色光照射玻璃表面，并在顯微鏡下觀察到干涉條紋，如圖所示，試abhbahdk-1dk根據干涉條紋的彎曲方向，判斷工件表面是凹的還是凸的；并證明凹凸深度可用下式求得：第三十三頁，共五十七頁，2022年，8月28日解：工件表面是下凹的，如圖所示。由圖中相似直角三角形可:

所以:

abhbahhk-1hk第三十四頁，共五十七頁，2022年，8月28日二牛頓環由一塊平板玻璃和一平凸透鏡組成形成空氣劈尖。第三十五頁，共五十七頁，2022年，8月28日1牛頓環實驗裝置牛頓環干涉圖樣顯微鏡SLM半透半反鏡T第三十六頁，共五十七頁，2022年，8月28日2反射光光程差及條紋eA12e空氣劈尖n=1明紋暗紋h相同相同在同一級干涉條紋上等厚干涉ee第三十七頁，共五十七頁，2022年，8月28日Rre暗環半徑明環半徑牛頓環的半徑第三十八頁，共五十七頁，2022年，8月28日暗環半徑明環半徑討論1、從反射光中觀測，中心點是暗點還是亮點？中心處h=0k=0，形成暗點由半波損失造成的2、干涉花樣：k=0，r=0中心是暗斑以接觸點為中心的明暗相間的同心圓環。第一級明環第一級暗環第三十九頁，共五十七頁，2022年，8月28日k越大，相鄰明（暗）環之間的間距越小，條紋的分布是不均勻的。第一級明環第一級暗環第二級明環第二級暗環第三級明環第三級暗環……第四十頁，共五十七頁，2022年，8月28日問題：屬于等厚干涉，條紋間距不等，為什么？答：厚度非線性增長條紋不等間距厚度線性增長條紋等間距牛頓環干涉是一系列明暗相間的、內疏外密的同心圓環。第四十一頁，共五十七頁，2022年，8月28日3、牛頓環的半徑問題：將牛頓環置于的液體中，條紋如何變？暗環半徑明環半徑（n為劈尖膜的折射率）所以：條紋變密，間距變小第四十二頁，共五十七頁，2022年，8月28日4、從明暗環半徑分析條紋的特點(1)與平行平面膜干涉圓環作對比等傾干涉小大中心條紋級次高入射光線不變，h增大，環中心處有圓環冒出h減小，環中心處有圓環吞入(2)牛頓環中心處h小中心條紋級次低，內疏外密第四十三頁，共五十七頁，2022年，8月28日5、干涉條紋的變化(1)曲率半徑R變小，干涉條紋變密集，中心處沒有移動(2)平凸透鏡向上移動時，中心處有圓環吞入平凸透鏡向下移動時，中心處有圓環冒出(3)對空氣層平移的距離時，有一條條紋吞（吐）向上平移，吞入一條條紋向下平移，吐出一條條紋第四十四頁，共五十七頁，2022年，8月28日6、應用(1)在實驗室中，可以用來測量透鏡的曲率半徑和光波波長暗環半徑若已知λ，可求出R;若已知R，可求出λrk和rk+m可以測量第四十五頁，共五十七頁，2022年，8月28日工件標準件(2)在工業上，可以用來用于檢測透鏡質量第四十六頁，共五十七頁，2022年，8月28日壓環外擴：要打磨中央部分壓環內縮：要打磨邊緣部分（3）牛頓環在光學冷加工中的應用第四十七頁，共五十七頁，2022年，8月28日7、半波損失需具體問題具體分析第四十八頁，共五十七頁，2022年，8月28日例9

用氦氖激光器發出的波長為633nm的單色光做牛頓環實驗，測得第個k

暗環的半徑為5.63mm,第k+5暗環的半徑為7.96mm，求平凸透鏡的曲率半徑R.解第四十九頁，共五十七頁，2022年，8月28日單色光源反射鏡反射鏡一邁克耳遜干涉儀與成角補償板

分光板移動導軌12E

邁克耳遜干涉儀第五十頁，共五十七頁，2022年，8月28日反射鏡