姚江宏特色大学物理课件 姚江宏光学1-2.ppt

1 第一章光的干涉§1 光源光的相干性§2 光程光程差§3 分波前双光束干涉§4 时间相干性*空间相干性§5 分振幅薄膜干涉§6迈克耳孙干涉仪 760 630 600 570 500 450 430 400 2 第五节分振幅薄膜干涉分振幅薄膜等倾干涉分振幅薄膜等厚干涉扩展光源 3 分振幅薄膜等倾干涉在一均匀透明介质 n 1中放入上下表面平行,厚度为 d 的均匀介质 n 2 ,用扩展光源照射薄膜,其反射和透射光如图所示 A BC D 1n 1n 2n d???? i?反射光来自同一波列,具有相同的频率,恒定的相位差和相同的振动方向,在空间相遇后产生干涉现象。根据能量守恒定律,入射光的能量等于反射光和投射光的能量之和,出射光的振幅会依次减弱。 n 2 >n 14 ?:?:?:? = : : : ?10 -5A 设入射光振幅为 A,电磁理论给出一系列出射光振幅比: 只考虑前两条出射光?和?的干涉! ?和?的光程差为: 2/)( 12?????? ADn n BC AC 注意有半波损失! A BC D 1n 1n 2n d???? i?n 2 >n 1 半波损失产生的条件 n 1 <n 2 >n 3 n 1 >n 2 <n 3 5 由折射定律和几何关系可得出: ? tan 2d AB ?? cos /d BC AC ??? sin sin 21nin?i AB AD sin ?2/)( 12?????? ADn n BC AC 代入 2/) cos sin cos 1(2 2 2???????? dn2/ cos 2 2????? dn A BC D 1n 1n 2nd???? i?n 2 >n 12/ sin 2 221 22??????innd 6 扩展光源演示网上的电子课件:大学物理/光的干涉 7 ?. 定域干涉?和?相遇在无穷远,必须在透镜的焦平面上观察它们的相干结果,所以称它为定域干涉。?k??产生明条纹产生暗条纹 2/)12(????k?. 产生明暗干涉条纹的条件 2/ sin 2 221 22??????innd 讨论: ?. 等倾干涉相同的入射角对应同一级条纹,因此称它为薄膜等倾干涉。 8 k dn???????) sin (2 2负号表示折射角?由小变大时,即由视场中央到边缘时,条纹对应的 k 值减小,亦即中央条纹对应的 k 值最大;厚薄膜对应的干涉条纹密。??? sin 2 )( 2 1 dn k?????结论:扩展光源的等倾干涉条纹是圆形; 薄膜越厚度等倾条纹越密; 中央条纹对应的 k 值最大; ??0 等倾条纹越靠近边缘越密; 2/ cos 2 2????? dn 对???kdn??2/ cos 2 2求导得: ?. 等倾干涉条纹的特征 9 ?. 对光源和薄膜厚度的考虑光程差大于波列长度的两束光不能相干,所以 d 不能太大; 薄膜干涉使用扩展光源,虽然相干性不好,但因能在明亮环境观察,所以实用价值高。?. 等倾干涉中的能量守恒对于同一厚度的薄膜,在一个方向观察到某一波长对应反射光相干相长,则该波长在另一方向的透射光一定相干相消。光学仪器中的增透膜和增反膜就是这个原理。 10 例1 氦氖激光器中的谐振腔反射镜,要求对波长?=6328 ?的单色光反射率达 99% 以上,为此在反射镜的玻璃表面上交替镀上 ZnS (n 1 =) 和低折射率的材料 MgF 2 (n 2 =) 共十三层,求每层膜的实际厚度?(按最小厚度要求) n 1n 1n 1n 2n 2n 2 ??knd????2/2 11实际使用中,光线垂直入射;有半波损失。 nm n kd |4 )12( 11 1???????knd????2/2 22 nm n kd k6. 114 |4 )12( 12 2????? ZnS 的最小厚度 MgF 的最小厚度