第十二章光的干涉new1.ppt

§12-1 光的单色性和相干性 5. 相干光的获得方法: §12-4 薄膜干涉--等倾条纹 二、应用 1.增透膜 复习 §12-5 薄膜干涉---等厚条纹 §12-6 Michelson’s 干涉仪 劈尖上表面向上平移，干涉条纹间距不变，条纹向尖端棱边平移。 向上平移 距离时有一条条纹移过。 [例]为测定Si上的SiO2厚度d，用化学方法将SiO2膜的一部分腐蚀成劈尖形。现用?=5893A的光垂直照射，观察到7条明纹,，求d=? (已知Si: 　　　　　　　n1=3.42，SiO2: n2=1.50). 解：折射率居中，反射光无半波损失 SiO2 Si 4. 透镜的等光程性 aF、cF在空气中传播距离长，在透镜中传播的距离短 bF则相反 aF、cF和bF光程相等，在会聚点F 形成亮点 透镜不会引起附加光程差 a g c b h . . . . e F 屏 . d . . m . 光的干涉核心问题： 光 程 差 几何路径 介质性质 半波损失 [例1]在杨氏双缝实验中, 用?=6.328?10－7m的光照射双缝产生干涉条纹. 当用折射率n=1.58的透明薄片盖在缝S1上时, 中央明纹向上移动了5条，求薄片厚度。 解：设P点为放入薄 片后中央明纹的 位置 则 而未放薄片前P点为第5级明纹 ? 另解： 放入薄片后，两缝光线在O处的光程差 一、薄膜干涉 1.反射光干涉 上下两表面反射光的光程差为 （厚度均匀膜） 根据折射定律 代入光程差表式中 则 得 干涉明、暗纹条件 暗纹 明纹 说明： 附加光程差是否存在, 取决于薄膜和两侧介质的折射率。 n1 n2 n3 n2 为最大或最小时，有附加光程差 λ/2 。 （1） n1 n2 n3 n2 大小居中时，没有附加光程差： （2） (1)光程差是入射角的函数, 即光源向不同位置发出的光,只要倾角相同，干涉结果相同。 ----等倾干涉 讨论： 薄膜 反射板 透镜 屏幕 等倾干涉条纹是一组明暗相间的同心圆环，半径大的圆环对应的 i 大 ,而干涉级次 k 低 , 中心处干涉级最高 ,圆环分布内疏外密。 (2)等倾干涉条纹分布特点： (3) e 增大，则 k 增大，圆环中心处有圆环冒出； 反之，则圆环中心处有圆环吞入 (4)中心处 ----明纹 ----暗纹 3. 透射光干涉 光程差 透射光干涉明、暗纹条件： 反射光和透射光互补，反射光干涉加强时，透射光干涉减弱。 暗纹 明纹 例: 在白光下，观察一层折射率为 n = 1. 30 的厚度均匀薄油膜，油膜上下为空气，观察反射光的干涉。若观察方向与油膜表面法线成 300 角时，可看到油膜呈蓝色 ( 波长为 4800? )，试求油膜的最小厚度。如果从法向观察，反射光呈什么颜色? 解: 有附加光程差。根据明纹条件 k = 1 时有 观察方向为30o时，光线入射角 i = 30o 从法向观察时，i = 0 由 得 k=1时， k=2时， ----绿色光 ----紫外光，不可见 所以法向观察到绿光。 薄膜折射率居中，反射光无半波损失 垂直入射时，反射光干涉相消时有 glass MgF2 ? ? 膜的最小厚度为 或 ----光学厚度 ----此时透射光增强 即光学厚度为某一波长的1/4时，则膜为该波长的增透膜 2.高反射膜 每层膜的折射率都是最大或最小，光在每层膜的上下表面反射时都有半波损失 第一层 最小光学厚度为 第二层 最小光学厚度为 即每层膜的光学厚度都为?/4时，可得到该波长的高反射膜 1. 光程 光程差 相位差： ?：真空中波长 2 等倾干涉 反射光干涉 n2 为最大或最小时，有附加光程差 λ/2 n2 大小居中时，没有附加光程差 介质劈 一. 劈尖干涉 设光垂直入射 ----明 ----暗 棱边处(e=0)，对应 k =0的暗纹 对空气劈， 空气劈 ?相邻两明(或暗)纹对应劈尖的厚度差 对空气劈 ?每级条纹与一定的 e相对应 讨论： --等厚干涉 ?条纹为平行棱边的直条纹。棱边(e =0)处有半波损失时形成暗纹 ?条纹是等间距的 ----等间距 ? 变大时条纹变密，条纹向尖端棱边平移。 例：空气劈尖顶角? 变大时条纹如何变化？上表面向上平移，干涉条纹如何变化？ ? 解： * * 介绍有关光的波动特征和规律： 1. 干涉现象 2. 衍射现象 3. 偏振现象 光：频率在1014Hz~1015Hz (或波长在7600?~4000?) 范围的电磁波 对仪器、人眼睛敏感的是电磁波电场分量 光矢