分振幅干涉ppt課件

1、第第1章章 光的干涉光的干涉1 - 3 光程光程 薄膜干涉薄膜干涉1一一 光程光程光在真空中的速度光在真空中的速度001c光在介質(zhì)中的速度光在介質(zhì)中的速度rru001uc真空中的波長真空中的波長介質(zhì)的折射率介質(zhì)的折射率n介質(zhì)中的波長介質(zhì)中的波長u真空（真空（） 介質(zhì)（介質(zhì)（ ） 真空真空ncu1第第1章章 光的干涉光的干涉1 - 3 光程光程 薄膜干涉薄膜干涉2*1sP1r*2s2rn)(2cos1101rTtEE)(2cos2202rTtEE 介質(zhì)不僅對波長有影響，當(dāng)兩光波相遇時波長的改變還將介質(zhì)不僅對波長有影響，當(dāng)兩光波相遇時波長的改變還將影響相位差影響相位差的計的計算結(jié)果！算結(jié)果！ 如圖

2、：如圖：結(jié)果：同一光波在不同的介質(zhì)中其波長不同結(jié)果：同一光波在不同的介質(zhì)中其波長不同. 相位差相位差 )(2)(212rTtrTt第第1章章 光的干涉光的干涉1 - 3 光程光程 薄膜干涉薄膜干涉3 波程差波程差 12rrr)(212rr)rnr(212 物理意義物理意義：光程就是光在媒質(zhì)中通過的幾何路程：光程就是光在媒質(zhì)中通過的幾何路程 , 按波數(shù)按波數(shù)相等折合到真空中的路程相等折合到真空中的路程.nrr*1sP1r*2s2rnn介質(zhì)中的波長介質(zhì)中的波長1) 光程光程: 媒質(zhì)折射率與光的幾何路程之積媒質(zhì)折射率與光的幾何路程之積 =nr為在相位差計算中使用統(tǒng)一的真空中波長，引入為在相位差計算中

3、使用統(tǒng)一的真空中波長，引入“光程光程”第第1章章 光的干涉光的干涉1 - 3 光程光程 薄膜干涉薄膜干涉42）光程差）光程差 (兩光程之差兩光程之差)12rnr光程差光程差*1sP1r*2s2rn,2, 1 ,0,kk,2, 1 ,02,kk 干涉加強(qiáng)干涉加強(qiáng)2 相位差相位差 干涉減弱干涉減弱, 2 , 1 , 0,2) 12(kk,2, 1 ,0, )12(kk第第1章章 光的干涉光的干涉1 - 3 光程光程 薄膜干涉薄膜干涉5問題分析：問題分析：如圖：分析光程差為多少？如圖：分析光程差為多少？S r1 p S r2 12rr 若用厚為若用厚為t2 折射率為折射率為n2 的介質(zhì)蓋住一的介質(zhì)蓋

4、住一 光光路，光程差為多少？路，光程差為多少？t 2 n212222)(rtntr 用厚為用厚為t1 折射率為折射率為n1 的的 介質(zhì)同時蓋介質(zhì)同時蓋住另一住另一 光路，光程差為多少？光路，光程差為多少？t1 n1 111222) 1() 1(tnrtnr想一想：干涉結(jié)果變想一想：干涉結(jié)果變化嗎？化嗎？krr12ktntn) 1() 1()(1122結(jié)果：光程差變化引起干涉條紋發(fā)生（結(jié)果：光程差變化引起干涉條紋發(fā)生（k條）移動！條）移動！第第1章章 光的干涉光的干涉1 - 3 光程光程 薄膜干涉薄膜干涉6FABo二二 薄透鏡不引起附加的光程差薄透鏡不引起附加的光程差FAB焦平面焦平面第第1章章

5、 光的干涉光的干涉1 - 3 光程光程 薄膜干涉薄膜干涉7 例例1：在雙縫裝置中，用一很薄的云母片：在雙縫裝置中，用一很薄的云母片n=1.58 覆蓋其中之一條狹逢覆蓋其中之一條狹逢.這時候屏幕這時候屏幕上的第七級明紋恰移居屏幕中央零級明紋的位置，若光波波長為上的第七級明紋恰移居屏幕中央零級明紋的位置，若光波波長為550nm,求云母片厚度求云母片厚度為多少？為多少？ 解：解： 用厚度為用厚度為t 的云母片蓋住一的云母片蓋住一 條縫，中央明紋的位條縫，中央明紋的位置被第置被第N級占據(jù)級占據(jù).光程差的變化引起條紋的移動：光程差的變化引起條紋的移動：s1 r1 ps2 r2 0t nkrr12Nktn

6、kkrrrr) 1()()()(1212)(64.61mnNt 條紋的移動方向與蓋住哪一條縫有關(guān)，蓋住上縫上移，否則下移條紋的移動方向與蓋住哪一條縫有關(guān)，蓋住上縫上移，否則下移. 第第1章章 光的干涉光的干涉1 - 3 光程光程 薄膜干涉薄膜干涉8例例2：在雙縫裝置中，光波波長為：在雙縫裝置中，光波波長為550nm，逢寬為逢寬為 求：（求：（1）中央明紋兩側(cè)的第）中央明紋兩側(cè)的第10 級明紋間距？（級明紋間距？（2）用一很?。┯靡缓鼙〉脑颇钙脑颇钙琻=1.58 覆蓋其中之一條狹逢，中央明紋移動多少？覆蓋其中之一條狹逢，中央明紋移動多少？mDmd2,1024)106 . 6(6me解解：（：（

7、1）由）由)3 .2 .1 .0k(kdDx20)10(10kkdDxmx11. 01021055020249（2）7/)1(0nekk第第1章章 光的干涉光的干涉1 - 3 光程光程 薄膜干涉薄膜干涉9三三 薄膜干涉（振幅分割法）薄膜干涉（振幅分割法）如圖：用一個單色點（面）光源如圖：用一個單色點（面）光源 S .n1d n2n1P LLP 取一厚度為取一厚度為d、 折射率為折射率為n2的的平行介質(zhì)薄膜平行介質(zhì)薄膜. 入射光在介質(zhì)膜的上、下表面被反射、入射光在介質(zhì)膜的上、下表面被反射、折射成多條平行光線折射成多條平行光線.（因光強(qiáng)原因）只?。ㄒ蚬鈴?qiáng)原因）只取兩條光線，會聚形成干涉疊加兩條光線

8、，會聚形成干涉疊加 振幅分振幅分割法干涉割法干涉.SL第第1章章 光的干涉光的干涉1 - 3 光程光程 薄膜干涉薄膜干涉10ADCDADnBCABn1232)(cosdBCABiACADsinidsintan212sinsinnni212nn 1、光程、光程 差分析：差分析：P1n1n2n1M2MdA1iB2C34E5D第第1章章 光的干涉光的干涉1 - 3 光程光程 薄膜干涉薄膜干涉112cos22sin1cos222232rdnrnrd2sin222122rinnd 反射光的光程差反射光的光程差rk加加 強(qiáng)強(qiáng)),2, 1(k2) 12(k減減 弱弱),2, 1 ,0(kP1n1n2n1M2

9、MdLiDC34E5A1B212nn 2、加強(qiáng)、減弱條件：、加強(qiáng)、減弱條件：第第1章章 光的干涉光的干涉1 - 3 光程光程 薄膜干涉薄膜干涉12innd22122tsin2 透射光的光程差透射光的光程差 注意：透射光和反射光干涉具有注意：透射光和反射光干涉具有互互 補(bǔ)補(bǔ) 性性 ，符合能量守恒定律，符合能量守恒定律.根據(jù)具體情況而根據(jù)具體情況而定定2/sin222122innd反P1n1n2n1M2MdLiDC34E5A1B212nn 第第1章章 光的干涉光的干涉1 - 3 光程光程 薄膜干涉薄膜干涉13 當(dāng)光線垂直入射時當(dāng)光線垂直入射時 0i222rdn2r2dn 1n1n2n1n3n2n1

10、2nn 當(dāng)當(dāng) 時時123nnn當(dāng)當(dāng) 時時第第1章章 光的干涉光的干涉1 - 3 光程光程 薄膜干涉薄膜干涉143、干涉條紋：、干涉條紋：由明紋公式；由明紋公式；kinnd2sin222122),(rdi(1) 理想平行薄膜；理想平行薄膜；/ 1.),(kcdci平行薄膜上形成某一級（條）干涉明紋平行薄膜上形成某一級（條）干涉明紋.(2) 當(dāng)；當(dāng)；i c，等傾角干涉等傾角干涉.)(ri平行薄膜上形成平行薄膜上形成 k 級（級（k條）條）等傾角的等傾角的干涉明紋干涉明紋.(3) 當(dāng)；當(dāng)；d c，等厚度干涉等厚度干涉.)(rd厚度變化的薄膜上形成厚度變化的薄膜上形成 k 級（級（k條）條）等厚等厚干

11、涉明紋干涉明紋.第第1章章 光的干涉光的干涉1 - 3 光程光程 薄膜干涉薄膜干涉15解解 (1)kdn1r2, 2 , 1,21kkdnnm11042, 11dnknm552, 21dnknm36832, 31dnk 例例3 一油輪漏出的油一油輪漏出的油(折射率折射率 =1.20)污染了某海域污染了某海域, 在海水在海水( =1.30)表面形表面形成一層薄薄的油污成一層薄薄的油污. (1) 如果太陽正位于海域上空如果太陽正位于海域上空,一直升飛機(jī)的駕駛員從機(jī)上向下觀察一直升飛機(jī)的駕駛員從機(jī)上向下觀察,他所正對他所正對的油層厚度為的油層厚度為460nm,則他將觀察到油層呈什么顏色則他將觀察到油

12、層呈什么顏色? (2) 如果一潛水員潛入該區(qū)域水下如果一潛水員潛入該區(qū)域水下,又將看到油層呈什么顏色又將看到油層呈什么顏色?1n2n綠色綠色第第1章章 光的干涉光的干涉1 - 3 光程光程 薄膜干涉薄膜干涉16nm22082/112, 11dnk(2) 透射光的光程差透射光的光程差2/21tdnnm4 .3152/142, 41dnknm7362/122, 21dnk紅光紅光nm6 .4412/132, 31dnk紫光紫光紫紅色紫紅色k第第1章章 光的干涉光的干涉1 - 3 光程光程 薄膜干涉薄膜干涉17 增透膜和增反膜分析：增透膜和增反膜分析：利用薄膜干涉可以提高光學(xué)器件的透光率利用薄膜干涉

13、可以提高光學(xué)器件的透光率 .2min4nddnm6 .990k取取（增強(qiáng)）（增強(qiáng)）氟化鎂為增透膜氟化鎂為增透膜例例 為了增加透射率為了增加透射率 , 求求 氟化鎂膜的最小厚度氟化鎂膜的最小厚度.已知已知 空氣空氣00. 11nnm550,氟化鎂氟化鎂 ,38. 12n減弱減弱2)12(22rkdn解解 222tdn則則2 3玻璃玻璃23nn d1n2n第第1章章 光的干涉光的干涉1 - 3 光程光程 薄膜干涉薄膜干涉18練習(xí)練習(xí) 1 n1=1 2n2=1.3 n3=1.5如圖：油膜覆蓋在玻璃板上，單色如圖：油膜覆蓋在玻璃板上，單色光波長可以連續(xù)變化，看到光波長可以連續(xù)變化，看到500nm和和7

14、00nm兩光在反射中消失，求油兩光在反射中消失，求油膜厚度？膜厚度？解：由解：由)2, 1,0(2)12(22kkdn設(shè)；設(shè)； 1 = 700nm對應(yīng)對應(yīng) k 級極小，級極小， 2 = 500nm對應(yīng)對應(yīng) k+1 級極小級極小. 代入上式得；代入上式得；nmnkdkkk6734)12(221)1(22)12(221第第1章章 光的干涉光的干涉1 - 3 光程光程 薄膜干涉薄膜干涉19討論：薄膜厚度對干涉的影響！討論：薄膜厚度對干涉的影響！d n由于普通光源的非單色性，對膜的厚度有限制由于普通光源的非單色性，對膜的厚度有限制.如；如；Na光源波長（光源波長（589.0 589.6nm） +由：由：k2/dn2若對（若對（ +）反射干涉極大反射干涉極大.有：有：)4)(12(nkdk若對若對 反射干涉極小反射干涉極小. 則有：則有：)2(nkdk（干涉條紋重合）當(dāng)；kkddnknknnk24)12