大学物理 马凤翔 光的干涉2.ppt

光的干涉(2)(掌握)
§-1 光程薄膜干涉
§-2 劈尖牛顿环
光在介质中传播的距离折算成真空中的长度
在介质中传播的波长,折算成真空中波长
两光程之差叫做光程差
相位差:
2、光程差
1、光程的引入和光程的概念
§-1光程薄膜干涉
例1、
n
P
a
一、光程
当用透镜观测干涉时,不会带来附加的光程差。
结论:
干涉条件
用相位差表示:
用光程差表示:
二、透镜不引起附加的光程差
1、薄膜干涉属于分振幅法
2、实验装置
在一均匀透明介质n1中放入上下表面平行,厚度为 e 的均匀介质 n2 ,
光程差为:
有半波损失
n1
n2
n1
B
A
C
e
D



r
i
三、薄膜干涉
3、光程差
由折射定律和几何关系可得出:
代入
得出:
即:
或写为:
结论:相同的入射角对应同一级条纹。因此,称它为薄膜等倾干涉。
光与光相遇在无穷远,或者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。
n1
n2
n1
B
A
C
e
D



r
i
对于同一厚度的薄膜,在某一方向观察到某一波长对应反射光相干相长,则该波长在对应方向的透射光一定相干相消。因为要满足能量守恒。
增透膜、增反膜用在光学仪器的镜头上,就是根据这个道理。


5、应用:
测定薄膜的厚度;
测定光的波长;
提高或降低光学器件的透射率——增透膜(增反膜)。
4、透射光的干涉:
例题:如图所示,,,用白光垂直射向油膜,问:
1)哪些波长的可见光在反射光中产生相长干涉?
2)哪些波长的可见光在透射光中产生相长干涉?
3)若要使反射光中λ=550nm的光产生相干涉,油膜的最小厚度为多少?
解:(1)因反射光之间没有半波损失,由垂直入射i=0,得反射光相长干涉的条件为
k=1时
红光
k=2时
故反射中红光产生相长干涉。
紫外
(2)对于透射光,相干条件为:
k=1时
红外
k=2时
青色光
k=3时
紫外
(3)由反射相消干涉条件为:
显然k=0所产生对应的厚度最小,即
干涉条纹定域在膜附近。条纹形状由膜的等厚点轨迹所决定。
1、劈尖干涉的实验装置
§-2 劈尖牛顿环
明纹中心
暗纹中心
2、干涉条件
一、劈尖干涉
空气劈尖相邻明条纹对应的厚度差:
若劈尖间夹有折射率为 n 的介质,则:
劈尖相邻级次的薄膜厚度差为膜内光波长的一半。
3、特点
劈尖干涉是等厚干涉
劈尖的等厚干涉条纹是一系列等间距、明暗相间的平行于棱边的直条纹。
明纹或暗纹之间间距
讨论:
波长、折射率、劈尖夹角对条纹间距的影响
4、应用
测量长度是微小改变——干涉膨胀仪:
薄膜厚度的测定
测定光学元件表面的平整度