大学物理学之光程薄膜干涉PPT资料.pptPPT资料.ppt

1、,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

2、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

3、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460 nm,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=460 nm,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（dark film）：,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

4、：,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（bright film）,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，=550 nm,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

5、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,