理科物理光學(xué)4ppt課件

1、1、光程、光程(1) ne -光在媒質(zhì)中傳播的距離與媒質(zhì)折射率的乘積光在媒質(zhì)中傳播的距離與媒質(zhì)折射率的乘積按位相變化相同，把光在的媒質(zhì)中的傳按位相變化相同，把光在的媒質(zhì)中的傳播距離折算到真空中傳播的距離播距離折算到真空中傳播的距離(2)光程的物理意義光程的物理意義(5)透鏡與光程差透鏡與光程差-光路中的透鏡不引起附加的光程差光路中的透鏡不引起附加的光程差(3) 位相差與光程差位相差與光程差(4)條紋移動(dòng)與光程差條紋移動(dòng)與光程差 2 e1nrr12)( 條紋移動(dòng)條數(shù)條紋移動(dòng)條數(shù) e1nN)( 小小 結(jié)結(jié)條紋移動(dòng)距離條紋移動(dòng)距離xNMP 小小 結(jié)結(jié)3、等厚干涉之一：劈尖、等厚干涉之一：劈尖 2ne

2、2 暗條紋中心暗條紋中心明條紋中心明條紋中心 k21k2 )( , 321k , 210k為平行于棱邊的明暗相間的等距條紋，為平行于棱邊的明暗相間的等距條紋，每條條紋與一定的劈尖厚度相對(duì)應(yīng)。每條條紋與一定的劈尖厚度相對(duì)應(yīng)。條紋間距條紋間距 sinn2l 干涉條紋干涉條紋-分振幅法分振幅法(薄膜干涉薄膜干涉)： 等厚干涉、等傾干涉等厚干涉、等傾干涉2、獲得相干光的第二種方法、獲得相干光的第二種方法要要 求求1、理解光程的物理意義，掌握其計(jì)算方法；、理解光程的物理意義，掌握其計(jì)算方法；2、掌握半波損失與光程的關(guān)系；、掌握半波損失與光程的關(guān)系；3、了解透鏡不引起附加光程差的物理意義。、了解透鏡不引起

3、附加光程差的物理意義。4、掌握劈尖干涉實(shí)驗(yàn)的基本裝置及干涉條紋位置的計(jì)算；、掌握劈尖干涉實(shí)驗(yàn)的基本裝置及干涉條紋位置的計(jì)算；5、掌握劈尖干涉的條紋間距計(jì)算方法；、掌握劈尖干涉的條紋間距計(jì)算方法；22-7-2 22-7-2 牛頓環(huán)的干涉牛頓環(huán)的干涉牛頓環(huán)的干涉圖樣牛頓環(huán)的干涉圖樣1 1、牛頓環(huán)的構(gòu)成、牛頓環(huán)的構(gòu)成平板玻璃、平凸透鏡平板玻璃、平凸透鏡R 平凸透鏡的曲率半徑平凸透鏡的曲率半徑r 干涉環(huán)紋半徑干涉環(huán)紋半徑e 兩塊透鏡間的空氣層的厚度兩塊透鏡間的空氣層的厚度單色平行光垂直入射，形成單色平行光垂直入射，形成兩條反射光，滿足相干條件。兩條反射光，滿足相干條件。e222eRRr)( Re2eR

4、e2r22 Re2r rR a1b2beR rR22-7-2 22-7-2 牛頓環(huán)的干涉牛頓環(huán)的干涉暗環(huán)紋暗環(huán)紋明環(huán)紋明環(huán)紋,., )(210k21k2 2ne2 ,., 321kk 干涉圖樣干涉圖樣-0e 2 0k 形成中心暗斑形成中心暗斑明環(huán)條紋半徑明環(huán)條紋半徑nR21k )( ,.,321k kkRe2r 2 2、牛頓環(huán)的干涉圖樣、牛頓環(huán)的干涉圖樣明暗相間的同心圓環(huán)，里疏外密明暗相間的同心圓環(huán)，里疏外密22-7-2 22-7-2 牛頓環(huán)的干涉牛頓環(huán)的干涉暗環(huán)紋之間的距離暗環(huán)紋之間的距離)(k1knRrrrk1k 3、牛頓環(huán)條紋特點(diǎn)、牛頓環(huán)條紋特點(diǎn)1、同心圓環(huán)，、同心圓環(huán)，k 大、大、 r

5、 大大2、內(nèi)疏外密，、內(nèi)疏外密，k 大、大、 r 小小3、反射光干涉條紋，中心為暗斑、反射光干涉條紋，中心為暗斑 透射光干涉條紋，中心為亮斑透射光干涉條紋，中心為亮斑暗環(huán)條紋半徑暗環(huán)條紋半徑kkRe2r nkR ,.,210k 演示演示20-6 牛頓環(huán)實(shí)驗(yàn)裝置及干涉圖樣牛頓環(huán)實(shí)驗(yàn)裝置及干涉圖樣.mpg22-7-2 22-7-2 牛頓環(huán)的干涉牛頓環(huán)的干涉求：透鏡的曲率半徑求：透鏡的曲率半徑 R = ?例題例題-2牛頓環(huán)的暗環(huán)半徑牛頓環(huán)的暗環(huán)半徑mm4rk mm6r5k nm3589. 1n 解：牛頓環(huán)暗環(huán)條件解：牛頓環(huán)暗環(huán)條件 kRnkRr2 kRr2k R5kr25k)( R5rr2k25k

6、m865rrR2k25k. kD5kD 20-8 20-8 薄膜光學(xué)薄膜光學(xué)肥肥 皂皂 泡泡油油 膜膜薄膜光學(xué)是薄膜光學(xué)是 20 世紀(jì)世紀(jì) 60 年代興起的一門應(yīng)用光學(xué)技術(shù)。年代興起的一門應(yīng)用光學(xué)技術(shù)。生活中的例子：生活中的例子： 水面上的油膜、肥皂泡在陽光下呈現(xiàn)美麗的彩色。水面上的油膜、肥皂泡在陽光下呈現(xiàn)美麗的彩色。 上述現(xiàn)象是由于薄膜的干涉形成的。上述現(xiàn)象是由于薄膜的干涉形成的。啟啟 示示不同的薄膜厚度，可將特定波長(zhǎng)的反射光加強(qiáng)或減弱不同的薄膜厚度，可將特定波長(zhǎng)的反射光加強(qiáng)或減弱!n玻璃玻璃cn鍍膜鍍膜0n空氣空氣nnc 稱為低膜稱為低膜nnc 稱為高膜稱為高膜現(xiàn)代技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)代技術(shù)應(yīng)用-真

7、空鍍膜技術(shù)真空鍍膜技術(shù)20-8 20-8 薄膜光學(xué)薄膜光學(xué)真空鍍膜技術(shù)真空鍍膜技術(shù)光的能量：光的能量：入射入射=反射反射+ 透射透射 + 吸收吸收0ncnnea1b2b1c2c適當(dāng)?shù)倪x取適當(dāng)?shù)倪x取 可以使得某種波長(zhǎng)的光可以使得某種波長(zhǎng)的光enc b1、b2 相互加強(qiáng)相互加強(qiáng)c1、c2 相互減相互減弱弱增反膜增反膜b1、b2 相互減弱相互減弱c1、c2 相互加強(qiáng)相互加強(qiáng)增透膜增透膜照相機(jī)、攝像機(jī)鏡頭照相機(jī)、攝像機(jī)鏡頭電影放映機(jī)光源反光鏡電影放映機(jī)光源反光鏡20-8 20-8 薄膜光學(xué)薄膜光學(xué)1、增透膜、增透膜nnnc0 b1、b2 都有半波損失，反射光的光程差都有半波損失，反射光的光程差,.,

8、)(210k21k2en2c 反反反射光最弱反射光最弱|21AAA 反反理論上可以證明，當(dāng)理論上可以證明，當(dāng) 時(shí)時(shí)nnn02c 0AAA21 反反 c1 無半波損失，無半波損失，c2 有半波損失，透射光滿足加強(qiáng)條件有半波損失，透射光滿足加強(qiáng)條件,., 321kk2en2c 透透1n0 521n. 231nnn0c. 選用材料選用材料2MgF381nc. 20-8 20-8 薄膜光學(xué)薄膜光學(xué)例題例題-3選用選用MgF2 材料在光學(xué)玻璃表面制作增透膜材料在光學(xué)玻璃表面制作增透膜381nc. 1n0 521n. 求：薄膜厚度應(yīng)鍍多少求：薄膜厚度應(yīng)鍍多少? 這種膜使什么波長(zhǎng)的光反射加強(qiáng)這種膜使什么波長(zhǎng)

9、的光反射加強(qiáng)?解：對(duì)人眼睛最敏感的可見光是黃綠色光解：對(duì)人眼睛最敏感的可見光是黃綠色光nm550 ken21c反反2k nm414 藍(lán)色光反射加強(qiáng)藍(lán)色光反射加強(qiáng)時(shí)在可見光區(qū)時(shí)在可見光區(qū)21k2en2c )( 反反nm100n4ec0 ckn41k2e )( nm300n43ec1 鍍膜困難鍍膜困難演示演示20-7 增透膜增透膜.mpg2、增反膜、增反膜實(shí)驗(yàn)表明：實(shí)驗(yàn)表明： 越大、反射越強(qiáng)越大、反射越強(qiáng)cn0cnnn 實(shí)際采用實(shí)際采用 ZnS352nc. b1 有半波損失，有半波損失，b2 無半波損失無半波損失反射光加強(qiáng)反射光加強(qiáng) k2en2c 反反 )(21k2en2c 透透透射光減弱透射光減

10、弱演示演示20-8 增反膜增反膜.mpg0ncnnea1b2b1c2c20-8 20-8 薄膜光學(xué)薄膜光學(xué) 平行白色光垂直入射在肥皂膜上，在平行白色光垂直入射在肥皂膜上，在 600nm 處有一個(gè)處有一個(gè)干涉極大，在干涉極大，在 450nm 處有一個(gè)干涉極小，且它們之間沒有另外的處有一個(gè)干涉極小，且它們之間沒有另外的干涉極小干涉極小( k 一樣一樣)，已知膜折射率，已知膜折射率 n=1.33，求肥皂膜的厚度，求肥皂膜的厚度?例題例題-4a1b2b1n1反射光加強(qiáng)反射光加強(qiáng)11k2ne2 反反nm6001 nm4502 反射光減弱反射光減弱21k22ne222 )( 反反聯(lián)立得聯(lián)立得22k211

11、)( nm338n2ke2 解：分析半波損失解：分析半波損失2ne2 反反 專業(yè)照相機(jī)鏡頭表面鍍上增透膜，增透光為黃綠色光，反射光專業(yè)照相機(jī)鏡頭表面鍍上增透膜，增透光為黃綠色光，反射光是藍(lán)色的，看起來是藍(lán)色的。是藍(lán)色的，看起來是藍(lán)色的。 專業(yè)照相機(jī)要求在光線較暗的情況下專業(yè)照相機(jī)要求在光線較暗的情況下能夠拍攝運(yùn)動(dòng)的對(duì)象。能夠拍攝運(yùn)動(dòng)的對(duì)象。 為了提高照相機(jī)為了提高照相機(jī)鏡頭的成像質(zhì)量，消除各種像差，照相鏡頭的成像質(zhì)量，消除各種像差，照相機(jī)的鏡頭一般由多片透鏡組成。機(jī)的鏡頭一般由多片透鏡組成。1、使用閃光燈；距離遠(yuǎn)時(shí)不適用、不允許時(shí)不適用、使用閃光燈；距離遠(yuǎn)時(shí)不適用、不允許時(shí)不適用2、降低快門速

12、度；拍攝對(duì)象運(yùn)動(dòng)速度較快時(shí)不適用、降低快門速度；拍攝對(duì)象運(yùn)動(dòng)速度較快時(shí)不適用3、開大光圈；景深會(huì)縮小，拍攝場(chǎng)面較大時(shí)不適用、開大光圈；景深會(huì)縮小，拍攝場(chǎng)面較大時(shí)不適用4、提高膠卷的感光速度、提高膠卷的感光速度 GB21、24、27DIN (ASA 100、200、400)5、使用增透膜，充分利用景物的自身發(fā)光。、使用增透膜，充分利用景物的自身發(fā)光。為避免底片曝光不足，采取哪些措施？為避免底片曝光不足，采取哪些措施？應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例: 增透膜增透膜20-8 20-8 薄膜光學(xué)薄膜光學(xué)2、等厚干涉之二：牛頓環(huán)、等厚干涉之二：牛頓環(huán)暗環(huán)紋半徑暗環(huán)紋半徑: :nkRrk , 210k明環(huán)條紋半徑：明環(huán)

13、條紋半徑：nR21krk )( , 321k干涉條紋干涉條紋-內(nèi)疏外密、明暗相間的同心圓環(huán)。內(nèi)疏外密、明暗相間的同心圓環(huán)。反射光干涉中心為暗斑反射光干涉中心為暗斑(半波損失半波損失)小小 結(jié)結(jié)3、增透膜、增透膜反射光線反射光線 b1、b2 相互減弱；相互減弱；折射光線折射光線 c1、c2 相互加強(qiáng)。相互加強(qiáng)。21k2en2c )( 反反 , 210k k2en2c 透透 , 321knnn02c 時(shí)反射光完全相消時(shí)反射光完全相消在普通玻璃表面上鍍上一層薄膜，平在普通玻璃表面上鍍上一層薄膜，平行光在薄膜的上下兩個(gè)分界面上會(huì)發(fā)行光在薄膜的上下兩個(gè)分界面上會(huì)發(fā)生多次反射和折射；生多次反射和折射；反射光減弱反射光減弱透射光加強(qiáng)透射光加強(qiáng)nnnc