在楊氏雙縫試驗(yàn)中

1、2021/7/41第四節(jié)92021/7/42第一絲光線照臨大地第一絲光線照臨大地,新的一天開始了新的一天開始了!光：光：light地球的母親！地球的母親！萬(wàn)物生長(zhǎng)靠太陽(yáng)萬(wàn)物生長(zhǎng)靠太陽(yáng)2021/7/43太陽(yáng)的能量就是通過光波送到地球太陽(yáng)的能量就是通過光波送到地球!五光十色五光十色,繽紛的世界繽紛的世界,光是主角光是主角!光通信技術(shù)光通信技術(shù)!激光的發(fā)明激光的發(fā)明,一場(chǎng)新技術(shù)革命！一場(chǎng)新技術(shù)革命！通過光，人類知道遙遠(yuǎn)的星空發(fā)生的事件！通過光，人類知道遙遠(yuǎn)的星空發(fā)生的事件！通過光，人類知道微觀世界發(fā)生的事件！通過光，人類知道微觀世界發(fā)生的事件！.2021/7/44本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容:波動(dòng)光學(xué)波

2、動(dòng)光學(xué)光的干涉光的干涉(Interference );光的衍射光的衍射(Diffraction of Light );光的偏振性（橫波光的偏振性（橫波 Polarization of Light ）。）。2021/7/45一、光譜一、光譜可見光區(qū)紅外區(qū)紫外區(qū)紫光紅光 (nm)可見光可見光: 光在人眼視覺范圍內(nèi)的波段為光在人眼視覺范圍內(nèi)的波段為400nm 760nm,光譜光譜光的強(qiáng)度按頻率（或波長(zhǎng)）的分布光的強(qiáng)度按頻率（或波長(zhǎng)）的分布2021/7/46可見光真空中波長(zhǎng)真空中波長(zhǎng)(nm)(nm)頻率頻率( 10 Hz)( 10 Hz)2021/7/47光色光色 波長(zhǎng)波長(zhǎng)(nm) 頻率頻率(Hz)

3、中心波長(zhǎng)中心波長(zhǎng) (nm) 紅紅 760622 660 橙橙 622597 610 黃黃 597577 570 綠綠 577492 540 青青 492470 480 蘭蘭 470455 460 紫紫 455400 430 可見光七彩顏色的波長(zhǎng)和頻率范圍可見光七彩顏色的波長(zhǎng)和頻率范圍光色光色 波長(zhǎng)波長(zhǎng)(nm) 頻率頻率(Hz) 中心波長(zhǎng)中心波長(zhǎng) (nm) 紅紅 760622 660 橙橙 622597 610 黃黃 597577 570 綠綠 577492 540 青青 492470 480 蘭蘭 470455 460 紫紫 455400 430 141410841093.1414100510

4、84.141410451005.141410161045.141410461016.141410661046.141410571066.2021/7/48二、光的本質(zhì)二、光的本質(zhì)光具有光具有波動(dòng)性波動(dòng)性和和粒子性粒子性,合稱合稱波粒二象性波粒二象性。n 光的波動(dòng)性光的波動(dòng)性是指是指光是某一波段的電磁波光是某一波段的電磁波。n光在不同媒質(zhì)的分界面上會(huì)發(fā)生光在不同媒質(zhì)的分界面上會(huì)發(fā)生反射反射和和折射折射現(xiàn)象現(xiàn)象;n在傳播過程中出現(xiàn)在傳播過程中出現(xiàn)干涉干涉、衍射衍射和和偏振偏振等現(xiàn)象。等現(xiàn)象。 光在真空中的傳播速度為光在真空中的傳播速度為:smc/1038n 光的粒子性光的粒子性是指是指光是由單個(gè)的

5、光子構(gòu)成的光是由單個(gè)的光子構(gòu)成的。光電效應(yīng)。光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)可以證明這一點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)可以證明這一點(diǎn)。2021/7/492. 電磁波是電場(chǎng)強(qiáng)度電磁波是電場(chǎng)強(qiáng)度 與磁場(chǎng)強(qiáng)度與磁場(chǎng)強(qiáng)度 的矢量波的矢量波;)(cos0urtEE)(cos0urtHHEH1. 光是電磁波光是電磁波, 其波動(dòng)方程是什么其波動(dòng)方程是什么?3. 光矢量光矢量: 對(duì)人眼和感光儀器起作用的主要是電場(chǎng)強(qiáng)對(duì)人眼和感光儀器起作用的主要是電場(chǎng)強(qiáng)度度E, 所以人們稱所以人們稱電場(chǎng)強(qiáng)度電場(chǎng)強(qiáng)度E E為光矢量為光矢量.)(cos0urtEE2021/7/410三、光波的表達(dá)三、光波的表達(dá) 1. 基本概念基本概念: 光矢量光矢量E,光振動(dòng)光振動(dòng),振動(dòng)面

6、振動(dòng)面(振動(dòng)方向與傳播方向構(gòu)成的平面振動(dòng)方向與傳播方向構(gòu)成的平面) 光波是橫波光波是橫波E A1 cos ( t + j j 1 1) )E A1 cos t + ( j j 2 22p prl l)2021/7/411光波2021/7/4129.1 光的干涉2021/7/4131. . 頻率相同頻率相同; ;2. . 振動(dòng)方向一致振動(dòng)方向一致; ;3. . 有恒定的相位差有恒定的相位差; ;兩束光兩束光: :E2E1Ey1 A1 cos t + ( j j 1 1)y2 A2 cos t + ( j j 2 22p pr1l l2p pr2l l)2021/7/414光源光源種類種類:熱輻射

7、、電致發(fā)光、光致發(fā)光、化學(xué)發(fā)光熱輻射、電致發(fā)光、光致發(fā)光、化學(xué)發(fā)光線譜光源線譜光源:如氣體放電管、鈉光燈、如氣體放電管、鈉光燈、 水銀燈等水銀燈等; 連續(xù)譜光源連續(xù)譜光源:（或熱輻射光源）如（或熱輻射光源）如 白熾燈、弧光燈、太陽(yáng)等白熾燈、弧光燈、太陽(yáng)等;(光譜特征光譜特征) :2021/7/415常用單色光源常用單色光源及波長(zhǎng)常用單色光源及波長(zhǎng)(nm)(nm)氦氦- -氖激光器氖激光器2021/7/416(一一)、光源的發(fā)光機(jī)制、光源的發(fā)光機(jī)制:普通光源普通光源: :自發(fā)輻射。自發(fā)輻射。每一個(gè)分子和原子都相當(dāng)于每一個(gè)分子和原子都相當(dāng)于一個(gè)小光源一個(gè)小光源,(1)它們所發(fā)出的波的振幅、相位、振

8、它們所發(fā)出的波的振幅、相位、振動(dòng)方向各不相同動(dòng)方向各不相同;(2)原子發(fā)光是間歇的原子發(fā)光是間歇的,眼睛感覺到眼睛感覺到的光強(qiáng)是平均光強(qiáng)的光強(qiáng)是平均光強(qiáng); （3）波列的長(zhǎng)度即相干長(zhǎng)度）波列的長(zhǎng)度即相干長(zhǎng)度獨(dú)立獨(dú)立(不同原子發(fā)的光不同原子發(fā)的光)獨(dú)立獨(dú)立(同一原子先后發(fā)的光同一原子先后發(fā)的光)能級(jí)躍遷輻射能級(jí)躍遷輻射高能級(jí)高能級(jí)E2低能級(jí)低能級(jí)E1光子光子結(jié)論結(jié)論: :普通光源不普通光源不是相干光源。是相干光源。2021/7/417 普通光源普通光源:太陽(yáng)光、電燈、手電筒、煤油燈等發(fā)太陽(yáng)光、電燈、手電筒、煤油燈等發(fā)出來的光出來的光,沒有干涉現(xiàn)象發(fā)生沒有干涉現(xiàn)象發(fā)生,為什么為什么? 因?yàn)樗鼈儾皇窍?/p>

9、干波源因?yàn)樗鼈儾皇窍喔刹ㄔ?發(fā)射的光波不是相干波發(fā)射的光波不是相干波,所以普通光相遇所以普通光相遇,沒有干涉現(xiàn)象發(fā)生。沒有干涉現(xiàn)象發(fā)生。2021/7/418原子自發(fā)輻射的間斷性和相位隨機(jī)性原子自發(fā)輻射的間斷性和相位隨機(jī)性, ,不利于干涉條件的實(shí)現(xiàn)不利于干涉條件的實(shí)現(xiàn). .2021/7/419相干光(滿足光干涉條件)(不滿足光干涉條件)2021/7/420問題二任一點(diǎn)P處的相位差 2021/7/421 一入射波傳播到帶有小孔的屏?xí)r,不論入射波的波陣面是什么形狀,通過小孔時(shí),在小孔的另一側(cè)都產(chǎn)生以小孔作為點(diǎn)波源的前進(jìn)球面波，可將其抽象為從小孔處發(fā)出的一種次波或球面子波，其頻率與入射波頻率相同。（三

10、）、相干光的獲得（三）、相干光的獲得2021/7/4221.1.分波陣面法分波陣面法2.2.分振幅法分振幅法 在同一波面上取兩個(gè)點(diǎn)在同一波面上取兩個(gè)點(diǎn), ,使子波使子波經(jīng)過不同的路徑經(jīng)過不同的路徑后再相遇后再相遇產(chǎn)生干涉的方法為產(chǎn)生干涉的方法為分波陣面法分波陣面法。如楊氏雙縫。如楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)。干涉實(shí)驗(yàn)。 一束光線經(jīng)過介質(zhì)薄膜界面的反射與折射一束光線經(jīng)過介質(zhì)薄膜界面的反射與折射, ,形成形成的兩束光線產(chǎn)生干涉的方法為的兩束光線產(chǎn)生干涉的方法為分振幅法分振幅法。如薄膜、劈。如薄膜、劈尖、牛頓環(huán)等。尖、牛頓環(huán)等。相干光的獲得原理相干光的獲得原理: :使普通光源的使普通光源的同一個(gè)點(diǎn)同一個(gè)點(diǎn)發(fā)出的

11、光發(fā)出的光分成兩個(gè)或兩個(gè)以上的相干光束分成兩個(gè)或兩個(gè)以上的相干光束, , 使它們各經(jīng)過不同使它們各經(jīng)過不同的路徑后再相遇產(chǎn)生干涉。的路徑后再相遇產(chǎn)生干涉。2021/7/4231S2 2S分波陣面法分波陣面法波源波源2021/7/424相干光的產(chǎn)生方法相干光的產(chǎn)生方法:分波陣面法分波陣面法*光源光源1s2s分振幅法分振幅法2021/7/425第三節(jié)2021/7/426托馬斯.楊托馬斯托馬斯 楊（英）于楊（英）于18011801年用實(shí)驗(yàn)觀察到光的干涉現(xiàn)象。年用實(shí)驗(yàn)觀察到光的干涉現(xiàn)象。 1773 - 1829 他用類似于水波干涉的原理他用類似于水波干涉的原理, ,2021/7/427一一. 楊氏雙縫

12、干涉實(shí)驗(yàn)楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)2021/7/428楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置:DxOP1r2rsin12drr S 線光源線光源,G 是一個(gè)遮光屏是一個(gè)遮光屏,其上有兩條與其上有兩條與 S 平行的狹縫平行的狹縫S1、S2,且與且與S 等距離，因此等距離，因此S1、S2 是是相干光源且相位相同相干光源且相位相同; S1、S2 之間的距離是之間的距離是d ，到屏的距離是，到屏的距離是D。(Dd)干涉條紋干涉條紋I光強(qiáng)分布S1S2SdGS1和和S2發(fā)出的光到達(dá)發(fā)出的光到達(dá)P點(diǎn)的點(diǎn)的波程差波程差為為:2021/7/429在在P點(diǎn)發(fā)生干涉相長(zhǎng)的條件為點(diǎn)發(fā)生干涉相長(zhǎng)的條件為) 1 (, 2 , 1

13、 , 0sinlkkd在在P點(diǎn)發(fā)生干涉相消的條件為點(diǎn)發(fā)生干涉相消的條件為)2(, 3 , 2 , 12) 12(sinlkkdP點(diǎn)處出現(xiàn)明條紋點(diǎn)處出現(xiàn)明條紋P點(diǎn)處出現(xiàn)暗條紋點(diǎn)處出現(xiàn)暗條紋 波程差波程差為其它值的點(diǎn)為其它值的點(diǎn),光強(qiáng)介于最明與最暗之間。光強(qiáng)介于最明與最暗之間。因此上述兩條紋分別是明紋中心和暗紋中心。因此上述兩條紋分別是明紋中心和暗紋中心。 2021/7/430p1s2ssxoo實(shí)實(shí) 驗(yàn)驗(yàn) 裝裝 置置d1r2rdD DxdD sin12drr 波程差波程差Dxtansin2021/7/4312) 12(lk 減弱減弱lk Dxd 加強(qiáng)加強(qiáng),2, 1 ,0k2) 12(lkdD暗紋暗

14、紋ldDkx明紋明紋,2, 1 ,0kp1s2ssxood1r2rD 2021/7/432相鄰兩明紋或暗紋間的距離為相鄰兩明紋或暗紋間的距離為:, 2 , 1 , 0lkdDkx暗紋中心的位置暗紋中心的位置:, 3 , 2 , 1 , 02) 12(kdDkxlldDx明紋中心的位置明紋中心的位置:無零級(jí)暗紋無零級(jí)暗紋!k 稱為干涉條紋的級(jí)次稱為干涉條紋的級(jí)次2021/7/433PS1S2SDxOd1r2r干涉條紋干涉條紋k = 0k = 1k = -1k = -2k = 2零級(jí)明條紋零級(jí)明條紋+1級(jí)明條紋級(jí)明條紋-1級(jí)明條紋級(jí)明條紋-2級(jí)明條紋級(jí)明條紋+2級(jí)明條紋級(jí)明條紋2021/7/434

15、楊氏雙縫干涉條紋的特點(diǎn)楊氏雙縫干涉條紋的特點(diǎn):1. 屏幕中心為零級(jí)亮條紋屏幕中心為零級(jí)亮條紋,兩側(cè)為平行等間距的明暗兩側(cè)為平行等間距的明暗相間的直條紋相間的直條紋;4. 當(dāng)當(dāng)D 、l l一定時(shí)一定時(shí),x與與d成反比成反比,d越小越小,條紋分條紋分辨越清。辨越清。3. 干涉條紋不僅出現(xiàn)在屏上干涉條紋不僅出現(xiàn)在屏上,凡是兩光束重疊的區(qū)域凡是兩光束重疊的區(qū)域都存在干涉都存在干涉,故楊氏雙縫干涉屬于非定域干涉。故楊氏雙縫干涉屬于非定域干涉。l ldDx 2. 條紋間距：條紋間距：應(yīng)用應(yīng)用: 利用干涉條紋間距利用干涉條紋間距,測(cè)量未知光波的波長(zhǎng)測(cè)量未知光波的波長(zhǎng);2021/7/4351 k2 k3 kk

16、=0 x05. x與與l l成正比成正比,用用白光白光做光源時(shí)做光源時(shí),除中央明紋是白光外除中央明紋是白光外,其它各其它各級(jí)條紋是彩色條紋，級(jí)條紋是彩色條紋，紫在內(nèi)紅在外紫在內(nèi)紅在外;6.1與與 2為整數(shù)比時(shí)為整數(shù)比時(shí),某些級(jí)次的條紋發(fā)生重疊。某些級(jí)次的條紋發(fā)生重疊。 k11=k22,高高級(jí)次的條紋發(fā)生交疊而模糊不清。級(jí)次的條紋發(fā)生交疊而模糊不清。2021/7/436白光入射的楊氏雙縫干涉照片白光入射的楊氏雙縫干涉照片紅光入射的楊氏雙縫干涉照片紅光入射的楊氏雙縫干涉照片2021/7/437討論題討論題:1. 如果用兩個(gè)燈泡分別照亮如果用兩個(gè)燈泡分別照亮S1、S2縫縫,能否看到干涉條紋能否看到干

17、涉條紋?2. S1縫后貼一紅色玻璃紙縫后貼一紅色玻璃紙,S2縫后貼一綠色玻璃紙縫后貼一綠色玻璃紙,能否看到干能否看到干涉條紋涉條紋?例題例題:在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,所用光的波長(zhǎng)為所用光的波長(zhǎng)為587.6nm 雙縫與屏的間距雙縫與屏的間距D=2.25m,屏幕上產(chǎn)生的條紋間距為屏幕上產(chǎn)生的條紋間距為0.50mm,求雙縫間距求雙縫間距d=多少多少?dDxl l 解解:mm.d642 2021/7/438例第第5級(jí)暗紋的坐標(biāo)級(jí)暗紋的坐標(biāo):ldDx2952021/7/439楊氏雙縫干涉楊氏雙縫干涉, 要求明確以下問題要求明確以下問題:1、如何獲得的相干光、如何獲得的相干光; 2、明、暗紋條件

18、、明、暗紋條件; 3、干涉條紋特點(diǎn)、干涉條紋特點(diǎn):形狀、形狀、間距、間距、 級(jí)次位置分布級(jí)次位置分布;2021/7/440 一定時(shí)，若一定時(shí)，若 變化，則變化，則 將怎樣變化？將怎樣變化？Dd、lx1）討論討論)1(k條紋間距條紋間距: dDxl=700nm 550nm 400nm=700nm 550nm 400nm2021/7/4412021/7/4422） 條紋間距條紋間距 與與 的關(guān)系如何？的關(guān)系如何？xd 一定時(shí)，一定時(shí)，D、l)1(k條紋間距條紋間距: dDxl2021/7/443P1M2MLCd2sD二二. 雙雙 鏡鏡1ss2021/7/444三三 . 勞埃鏡實(shí)驗(yàn)勞埃鏡實(shí)驗(yàn)1sPM

19、2sdDPL半波損失半波損失注意注意光在界面反射時(shí)相位發(fā)生突變的現(xiàn)象光在界面反射時(shí)相位發(fā)生突變的現(xiàn)象,稱為半波損失現(xiàn)象稱為半波損失現(xiàn)象;2021/7/4454.4.半波損失半波損失(1 ) 當(dāng)光從折射率當(dāng)光從折射率大大的的光密介質(zhì)光密介質(zhì),入射于折射率入射于折射率小小的的光疏介質(zhì)光疏介質(zhì)時(shí)時(shí),反射光沒有半波損失。反射光沒有半波損失。(2) 當(dāng)光從折射率當(dāng)光從折射率小小的光疏介質(zhì)的光疏介質(zhì),正入射或掠入射正入射或掠入射于折射率于折射率大大的光的光密介質(zhì)時(shí)密介質(zhì)時(shí),則反射光有半波損失。則反射光有半波損失。1n2n21nn 1n2n21nn 有有半波損失半波損失沒有沒有半波損失半波損失 洛埃鏡實(shí)驗(yàn)洛

20、埃鏡實(shí)驗(yàn)當(dāng)屏幕當(dāng)屏幕W移至移至B處處,從從S1 和和 S2到到B點(diǎn)的光程差為零點(diǎn)的光程差為零,但實(shí)驗(yàn)觀但實(shí)驗(yàn)觀察到暗條紋察到暗條紋,驗(yàn)證了反射時(shí)有驗(yàn)證了反射時(shí)有半波損失存在，反射光具有半波損失存在，反射光具有p p的相位突變的相位突變。1S2SMLdpQ pQBA光欄W2021/7/4469.1.3 光程光程 光程差光程差 P368P368 光在真空中的波長(zhǎng)光在真空中的波長(zhǎng)l l,速度速度c,在折射率為在折射率為n1的介質(zhì)中的介質(zhì)中的波長(zhǎng)為的波長(zhǎng)為1,速度為速度為 1，則，則:1111ncnllPS1S2r1 n1r2 n2)/(2cos)/(2cos22221111lplprtAyrtAyl

21、pj11222rnrn由此可知由此可知:相位差不只由幾何路程之差相位差不只由幾何路程之差 (r2r1) 決定決定,而決定于而決定于 (n2 r2 n1r1) 。一、光程差光程差 2021/7/447lpj2叫光程差叫光程差1122rnrn光程光程:光在某一媒質(zhì)中行進(jìn)的幾何路程光在某一媒質(zhì)中行進(jìn)的幾何路程r與該媒質(zhì)的與該媒質(zhì)的折射率折射率n的乘積的乘積nr叫做叫做光程光程。相位差與光程差的關(guān)系相位差與光程差的關(guān)系n 由此統(tǒng)一后由此統(tǒng)一后,相干公式中的波長(zhǎng)都是真空中相干公式中的波長(zhǎng)都是真空中的波長(zhǎng)。的波長(zhǎng)。2021/7/448如圖如圖:兩列長(zhǎng)度有限的相干波傳遞到媒質(zhì)中一點(diǎn)兩列長(zhǎng)度有限的相干波傳遞到

22、媒質(zhì)中一點(diǎn),應(yīng)應(yīng)滿足什么條件才肯定會(huì)干涉滿足什么條件才肯定會(huì)干涉?n滿足的條件滿足的條件:光程差不能太大光程差不能太大;n把能夠產(chǎn)生干涉現(xiàn)象的最大光程差稱為把能夠產(chǎn)生干涉現(xiàn)象的最大光程差稱為相干長(zhǎng)度相干長(zhǎng)度。n顯然顯然,相干長(zhǎng)度等于一個(gè)波列的長(zhǎng)度相干長(zhǎng)度等于一個(gè)波列的長(zhǎng)度。1S2SP1r2r1n2n不相遇不相遇2021/7/449 ) ) dnrr12212 l lp p l lp pj j1122rnrn 例如例如:光程差的計(jì)算光程差的計(jì)算 ) ) ) )dnrrnddrr11212 2021/7/450 例例1、楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,若在下縫若在下縫S2蓋住一均勻介質(zhì)蓋住一

23、均勻介質(zhì),折射折射率為率為n(1),厚度為厚度為t，則中央明紋向，則中央明紋向 平移，平移，n若所用波長(zhǎng)為若所用波長(zhǎng)為 550nm, 中央明紋將被第六級(jí)明紋取代，中央明紋將被第六級(jí)明紋取代，設(shè)設(shè)t=5.5m, 折射率為折射率為 。下下1.60)1(1)(tnrnttr6.1166)1(tntnlltnrrS1S2O2021/7/451P378 例題例題9-1 楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,雙縫間距為雙縫間距為0.45 mm,所用波長(zhǎng)所用波長(zhǎng)為為 540nm的光照射的光照射,(1) 要使光屏上條紋間距為要使光屏上條紋間距為1.2mm，光屏距離雙縫多遠(yuǎn)，光屏距離雙縫多遠(yuǎn)?(2)若用折射率為

24、若用折射率為1.5，厚度為厚度為9.0 m的的薄玻璃片蓋住薄玻璃片蓋住S2縫，則干涉條紋如縫，則干涉條紋如何變化何變化?中央明紋如何平移中央明紋如何平移?干涉條紋整體向下平移干涉條紋整體向下平移10mm;解解:中央明紋對(duì)應(yīng)中央明紋對(duì)應(yīng): 0tnr1r2xo中央明紋中央明紋)0)1()1(12xDdtnrrtnx =-10 mmS1S22021/7/452例例在楊氏雙縫實(shí)驗(yàn)中在楊氏雙縫實(shí)驗(yàn)中,當(dāng)作如下調(diào)節(jié)時(shí)當(dāng)作如下調(diào)節(jié)時(shí),屏幕上的干涉屏幕上的干涉條紋將如何變化條紋將如何變化? （1）將整個(gè)裝置全部浸入水中）將整個(gè)裝置全部浸入水中;（2）使兩縫之間的距離逐漸減?。┦箖煽p之間的距離逐漸減小;（3）保

25、持雙縫的間距不變）保持雙縫的間距不變,使雙縫與使雙縫與屏幕的距離逐漸減小屏幕的距離逐漸減小;（4）用一很薄的玻片覆蓋狹縫）用一很薄的玻片覆蓋狹縫S1；中心不變中心不變,間距變小間距變小中心不變中心不變,間距變大間距變大中心不變中心不變,間距變小間距變小中心改變中心改變,間距不變間距不變dDxl l 2021/7/453 9. 3 薄膜干涉薄膜干涉: : 分振幅法干涉分振幅法干涉分振幅法分振幅法2021/7/454 薄膜指薄膜指:油膜、肥皂膜油膜、肥皂膜、夾在兩塊玻璃板之間的空氣、夾在兩塊玻璃板之間的空氣薄層或其它流體薄層。薄層或其它流體薄層。 “薄薄”是關(guān)鍵是關(guān)鍵!v薄膜的兩個(gè)表面是相互平行的

26、平面薄膜的兩個(gè)表面是相互平行的平面,叫叫平行平面膜平行平面膜。v薄膜的兩個(gè)表面互成一個(gè)小角度時(shí)薄膜的兩個(gè)表面互成一個(gè)小角度時(shí),叫叫劈形膜或劈尖劈形膜或劈尖2021/7/455非平行膜等厚干涉( (一一) )、非平行膜干涉、非平行膜干涉 ( (劈尖膜劈尖膜) )現(xiàn)象:2021/7/456平面劈尖(劈尖角)2021/7/457(一一)劈尖干涉劈尖干涉2021/7/458(一一)劈尖干涉劈尖干涉設(shè)有兩塊平面玻璃片設(shè)有兩塊平面玻璃片,一端接觸一端接觸,另一端用一薄片隔開另一端用一薄片隔開,兩玻璃片兩玻璃片之間形成劈尖狀空氣層之間形成劈尖狀空氣層空氣劈尖空氣劈尖玻璃片中充入其他液體介質(zhì)玻璃片中充入其他液

27、體介質(zhì)介質(zhì)劈尖介質(zhì)劈尖設(shè)劈尖的折射率為設(shè)劈尖的折射率為 n(小于玻璃折射率小于玻璃折射率) , 劈尖角是劈尖角是,當(dāng)光線垂當(dāng)光線垂直入射在厚度為直入射在厚度為e處時(shí)處時(shí). 被劈尖的上下兩個(gè)表面反射的兩束光被劈尖的上下兩個(gè)表面反射的兩束光形成干涉形成干涉,其中一束光有半波損失其中一束光有半波損失,兩束光的光程差為兩束光的光程差為:2/2l neLhekek+1隨隨 變變. . 干涉條紋是薄膜等厚點(diǎn)的軌跡干涉條紋是薄膜等厚點(diǎn)的軌跡. .2021/7/4591.產(chǎn)生明、暗條紋的條件是產(chǎn)生明、暗條紋的條件是:暗紋明紋, 2 , 1 , 02) 12(, 3 , 2 , 122kkkknelll因而形成

28、暗紋。因而形成暗紋。，在劈尖棱邊處在劈尖棱邊處20l l e明暗條紋都產(chǎn)生在劈尖的上表面明暗條紋都產(chǎn)生在劈尖的上表面,同一級(jí)條紋對(duì)應(yīng)的空氣劈同一級(jí)條紋對(duì)應(yīng)的空氣劈尖厚度相同尖厚度相同,所以劈尖干涉條紋是一系列平行于劈尖棱邊的所以劈尖干涉條紋是一系列平行于劈尖棱邊的明暗相間的直條紋明暗相間的直條紋,稱為稱為薄膜等厚干涉薄膜等厚干涉。 2021/7/460常識(shí)常識(shí): :兩相鄰干涉條紋的光程差相差一個(gè)波長(zhǎng)兩相鄰干涉條紋的光程差相差一個(gè)波長(zhǎng)neeekk21lllkne222021/7/461動(dòng)畫演示2021/7/462lsin2ln劈尖表面附近形成的是一系列與棱邊平行的、明暗劈尖表面附近形成的是一系列

29、與棱邊平行的、明暗相間等距的直條紋。相間等距的直條紋。n楔角愈小楔角愈小,干涉條紋分布就愈稀疏干涉條紋分布就愈稀疏;n當(dāng)用白光照射時(shí)當(dāng)用白光照射時(shí),將看到由劈尖邊緣逐漸分開的彩將看到由劈尖邊緣逐漸分開的彩色直條紋。色直條紋。當(dāng)很小時(shí)，sin l2l2021/7/4632. 劈尖干涉的應(yīng)用劈尖干涉的應(yīng)用: (1)檢測(cè)待測(cè)平面的平整度檢測(cè)待測(cè)平面的平整度 由于同一條紋下的空由于同一條紋下的空氣薄膜厚度相同氣薄膜厚度相同, ,當(dāng)待測(cè)當(dāng)待測(cè)平面上出現(xiàn)溝槽時(shí)條紋彎平面上出現(xiàn)溝槽時(shí)條紋彎曲。曲。待測(cè)平面待測(cè)平面光學(xué)平板玻璃光學(xué)平板玻璃2021/7/464平面檢驗(yàn)2021/7/465(2). .測(cè)量微小物體

30、的厚度或直徑測(cè)量微小物體的厚度或直徑dLl將微小物體夾在兩薄玻將微小物體夾在兩薄玻璃片間璃片間, ,形成劈尖形成劈尖, ,用單色用單色平行光照射。平行光照射。sinLd 由由l 2sinllLd2l有有l(wèi)2021/7/466 9. 3 薄膜干涉薄膜干涉: : 分振幅法干涉分振幅法干涉 光線以入射角光線以入射角i射向射向厚度為厚度為e、折射率為、折射率為n的薄膜的薄膜, 分別被薄膜的上下表面反射的兩束光分別被薄膜的上下表面反射的兩束光,在薄膜上方在薄膜上方（透鏡焦平面）（透鏡焦平面）相遇發(fā)生干涉。設(shè)定相遇發(fā)生干涉。設(shè)定nn1,（注意注意有半波損失有半波損失）(二二). 平行平面膜干涉平行平面膜干涉1nnabc12id1nra