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第三节薄膜干涉一、光程二、等倾干涉三、等厚干涉(劈尖牛顿环)
一光程光在介质中的速度光在真空中的速度真空中的波长介质的折射率介质中的波长
波程差相位差物理意义:光在媒质中通过的几何路程r相当于真空中的路程nr.这样就可以将不同媒质中光的传播都折算为在真空中的传播。介质中的波长1)光程:媒质折射率与光的几何路程之积=*P*
2)光程差(两光程之差)光程差干涉加强相位差干涉减弱*P*
AB3)透镜(只改变光路,不引起附加的光程差)AB焦平面
PL二、等倾干涉DC34E5A1B2
反射光的光程差加强减弱PLDC34E5A1B2
(1)由反射光的光程差可知,光程差是入射角的函数,即光源不同位置发出的光,只要倾角相同,均对应同一干涉级--------等倾干涉反射光的光程差(2)等倾干涉条纹是一组明暗相间的同心圆环,圆环分布内疏外密;半径大的圆环对应的i大,δ小,而干涉级k低。(3)d增大,则k增大,圆环中心处有圆环冒出;d减小,则k减小,圆环中心处有圆环吞入。
当光线垂直入射时当时当时
透射光的光程差注意:透射光和反射光干涉具有互补性,符合能量守恒定律.根据具体情况而定PLDC34E5A1B2
例1.如图所示,在折射率为1.50的平板玻璃表面有一层厚度为300nm,折射率为1.22的均匀透明油膜,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的光产生相消干涉,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
增透膜和增反膜取(增强)氟化镁为增透膜利用薄膜干涉可以提高光学器件的透光率.为了增加透射率,求照相机上氟化镁膜的最小厚度.已知空气,氟化镁,减弱解则23玻璃
SM劈尖角1.劈尖明纹暗纹三等厚干涉
劈尖干涉(明纹)(暗纹)讨论1)劈尖为暗纹.
3)条纹间距(明纹或暗纹)2)相邻明纹(暗纹)间的厚度差劈尖干涉
每一条纹对应劈尖内的一个厚度,当此厚度位置改变时,对应的条纹随之移动.4)干涉条纹的移动
2)测膜厚1)干涉膨胀仪劈尖干涉的应用
空气3)检验光学元件表面的平整度4)测细丝的直径
2.牛顿环由一块平板玻璃和一平凸透镜组成光程差
牛顿环实验装置牛顿环干涉图样显微镜SLM半透半反镜T
R光程差明纹暗纹rd暗环半径明环半径
4)应用例子:可以用来测量光波波长,用于检测透镜质量,曲率半径等.1)从反射光中观测,中心点是暗点还是亮点?从透射光中观测,中心点是暗点还是亮点?2)属于等厚干涉,条纹间距不等,为什么?3)将牛顿环置于的液体中,条纹如何变?工件标准件暗环半径明环半径讨论
白光入射的牛顿环照片
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