大学物理学之光程薄膜干涉.ppt.ppt

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一光程,光在真空中的速度,光在介质中的速度,介质中的波长,12-3光程和光程差,2,设从同位相的相干光源S1和S2发出的两相干光，分别在折射率为n1和n2的媒质中传播，相遇点P与光源S1和S2的距离分别为r1和r2，如图所示.则两光束到达P点的位相变化之差为,当光在不同的媒质中传播时，即使传播的几何路程相同，但位相的变化是不同的.,3,物理意义1：

光在介质中通过的几何路程折算到真空中的路程.,介质折射率与光的几何路程之积=,

（1）光程,光走过的几何路径的长度,（位相变化相同）,一般情况下：

光程（opticalpath）的物理意义2：

光程也可以理解为：

光在折射率为n的介质中传播距离为r时，在相同的时间内光在真空中通过的路程,光在折射率为n的介质中传播距离为r时对应的光程,两列光波的光程之差：

2光程差,注：

光程和光程差的表示符号不同地方有所差异,P,两光束到达P点的位相变化之差为,当两列光波的初相位差为时，它们的干涉条件：

用光程差来表示干涉条件为：

可见，当两列相干光波在不同媒质中传播时，对干涉起决定作用的不是两光波的几何路程之差，而是它们的光程差。

3.光程差的应用：

平行光线通过薄透镜，并不因为有透镜的存在而带来附加光程差。

理论和实验表明：

使用透镜不会引起附加的光程差！

二透镜不引起附加的光程差,不带来附加光程差！

L,三薄膜干涉,

（1）薄膜干涉:

利用薄膜上、下两个表面对入射光的反射和折射，可在反射方向（或透射方向）获得相干光束,反射（透射）的光是同一束光分割振幅而得到的，是相干光,

（2）等厚条纹同一条纹反映膜的同一厚度。

日常见到的薄膜干涉例子：

肥皂泡，雨天地上的油膜，昆虫翅膀上的彩色-。

膜为何要薄？

薄膜干涉有两种条纹：

（1）等倾条纹同一条纹反映入射光的同一倾角。

光的相干长度所限。

（1）光线3与光线2的光程差为：

由折射定律和几何关系可得出：

加强,减弱,

（2）干涉条件,对同样的入射光来说，当反射方向干涉加强时，在透射方向就干涉减弱。

透射光干涉条纹和反射光干涉条纹互补,13,当光线垂直入射时,当时,

（2）,14,例一油轮漏出的油（折射率n1=1.20）污染了某海域,在海水（n2=1.30）表面形成一层薄薄的油污.,

（1）如果太阳正位于海域上空，一直升飞机的驾驶员从机上向正下方观察，他所正对的油层厚度为460nm,则他将观察到油层呈什么颜色？

（2）如果一潜水员潜入该区域水下，并向正上方观察，又将看到油层呈什么颜色？

15,解

（1）,绿色,已知,n1=1.20,n2=1.30,d=460nm,16,

（2）透射光的光程差,红光,紫光,增透膜-利用薄膜上、下表面反射光的光程差符合相消干涉条件来减少反射，从而使透射增强。

增反膜-利用薄膜上、下表面反射光的光程差满足相长干涉，因此反射光因干涉而加强。

3.平行平面膜干涉的应用,

（1）增透膜（darkfilm）：

在折射率为的媒质表面镀一层厚度为e的透明的折射率为，如果：

对波长为的光波，反射少，透射多，故叫增透膜。

叫光学厚度。

19,2.高反射膜（brightfilm）,实际是在玻璃片上依次喷镀多层高、低折射率薄膜达到高反射的目的。

光线1,2相长干涉，反射变强高反射膜.,21,半透膜,高反射膜,2022/10/6,22,激光工作物质,全反射镜,半反射镜,out,光放大原理,23,取,（增强）,氟化镁为增透膜,例为了增加透射率，求氟化镁膜的最小厚度已知空气n1=1.00，氟化镁n2=1.38，=550nm,则,

（1）等倾干涉实际装置,S,从S发光，入射到半反半透平面镜M上.,在膜N上下两表面反射,通过透镜L在屏上会聚,有相同入射角的光条纹在同一圆周上.,四*.等倾干涉,（a）干涉条纹的级次K仅与倾角i有关，点光源S发出的光线中，具有同一倾角的反射光线会聚干涉，形成同一级次圆环形干涉条纹，称为等倾干涉条纹。

条纹中心处，入射角i=0,对应条纹级次最高,（b）对于不同倾角的光入射：

入射角越小，光程差越大，条纹越在中心。

27,明纹,暗纹,干涉公式：

明纹,结论：

1）不同的入射角的光线对应着不同干涉级的条纹，倾角相同的光线产生相同干涉级条纹（等倾干涉）。

2）入射角越小，光程差越大；即越靠近中心，干级越高。

讨论：

1）若膜厚发生变化：

当膜厚增加时：

圆形干涉条纹向外扩展,明纹,盯住某条明纹，不变，,条纹向外扩,e增加，增大，,当膜厚减小时：

明纹,盯住某条明纹，不变，,条纹向里收缩,e减小，减小，,圆形干涉条纹向里收缩,如图：

两列长度有限的相干波传递到媒质中一点，应满足什么条件才肯定会干涉？

光程差不能太大，把能够产生干涉现象的最大光程差称为“相干长度”。

显然，相干长度等于一个波列的长度。

相干长度,