高二物理競賽薄膜干涉課件

1、薄膜干涉干涉現(xiàn)象在日常生活中經(jīng)常見到： 肥皂泡、肥皂膜、油膜等光在薄膜上下表面反射后相互疊加形成的干涉現(xiàn)象 薄膜干涉從上節(jié)內(nèi)容可知，相干光源發(fā)出的光通過兩條細(xì)縫可以形成一系列明亮或黑暗的干涉條紋圖樣。如果兩列波長為 的單色波在細(xì)縫處同相，則有亮紋公式如果兩列波長為 的單色波在細(xì)縫處反相，則有暗紋公式明暗條紋 亮？暗？求解干涉條紋圖樣的發(fā)光強(qiáng)度！例題 雙縫干涉的波長解題思路： 由左圖和已知條件可以得到第一級亮紋中紫色和紅色的角位置，再利用亮紋公式求解波長。白光通過相距 的雙縫，在距離雙縫 處的屏上觀察到了干涉圖樣。第一級條紋類似彩虹，兩端分別是紫色和紅色。紫色光位于離中央明紋中心 的位置，紅色則

2、距離中央明紋中心 。請估算紫色光和紅色光的波長。注意：利用小角度近似公式解：已經(jīng)知道紫色光 ，利用亮紋公式可得紅色光 ，可得雙縫干涉光強(qiáng)分布合光強(qiáng)干涉項(xiàng)若其中則暗條紋雙縫干涉光強(qiáng)分布明條紋薄膜干涉如何形成的？假定在水面上有一薄層其他材料的均勻薄膜，例如油膜，油膜折射率小于水的折射率 為什么要假定油膜折射率小于水的折射率？ 假設(shè)單色入射光垂直入射。一部分光在上表面A處反射，另一部分光穿過薄膜在下表面B處反射。下表面反射的光比上表面反射的光多走了路程ABC。 如果路程差 ABC等于一個(gè)或是整數(shù)個(gè)光在薄膜里的波長 ，上下表面反射的兩列波到達(dá)人眼時(shí)恰好同相，發(fā)生相長干涉。薄膜上AC區(qū)域就會(huì)呈現(xiàn)明亮。

3、是薄膜折射率， 是光在真空里的波長 但如果路程差 ABC等于一個(gè)或是整數(shù)個(gè)光在薄膜里的半波長 ，上下表面反射的兩列波到達(dá)人眼時(shí)恰好反相，發(fā)生相消干涉：薄膜上的AC區(qū)域就沒有反射 。薄膜上AC區(qū)域就會(huì)呈現(xiàn)黑色。 白光照射到這樣的薄膜上，在特定的觀察角度上只有一種波長滿足路程差A(yù)BC等于 （或者 ， 是整數(shù)）。對應(yīng)于波長 （真空里的 ）的那種顏色看起來就會(huì)非常明亮。 如果在稍微不同的角度上觀察，路程差A(yù)BC將會(huì)變大或減小，另外一種顏色的光將會(huì)發(fā)生相長干涉。 因此，一個(gè)外部光源（非點(diǎn)光源）發(fā)射出的白光，將會(huì)在薄膜上呈現(xiàn)一系列相互排列的明亮顏色。薄膜厚度的變化，也會(huì)影響路程差A(yù)BC，進(jìn)而影響反射光的顏

4、色 開篇問題- 請猜一猜（a）油或肥皂的吸附物反射出各種顏色。（b）油或肥皂的化學(xué)成分吸附了各種顏色。（c）油或肥皂的折射率差異造成的散射。（d）光和油（或肥皂）水不規(guī)則混合界面的相互作用。（e）光波在油膜或肥皂薄膜上下表面的反射光，在一定的波長上形成相長干涉。想一想： 現(xiàn)在該怎樣解釋 ？牛頓環(huán)當(dāng)一塊彎曲的玻璃表面放置在一平面玻璃表面，無論是用白光（圖中所示）還是單色光從上方照射下去，都會(huì)觀察到一系列同心圓的干涉條紋。這些干涉條紋稱作牛頓環(huán) eA12反射光的光程差計(jì)算空氣可近似取其中的空氣間隙（相當(dāng)于一層薄膜）的寬度從中心接觸點(diǎn)到邊緣是增加的，對于下表面的反射光而言，多走的額外路程（等于BCD

5、）也會(huì)發(fā)生變化 假定圖中某處的空氣間隙厚度為 ，則在該點(diǎn)空氣薄膜下表面的反射光多走路程當(dāng)路程差等于0， ， ， ， 等等，就會(huì)發(fā)生相長干涉和相消干涉，產(chǎn)生一系列明亮的彩色同心圓環(huán)。 給定半徑上的顏色，是相長干涉的結(jié)果，在這個(gè)半徑上其它的顏色部分或全部發(fā)生相消干涉。單色光照射，出現(xiàn)明暗圓環(huán)條紋。問題點(diǎn)：兩塊玻璃的接觸點(diǎn) A路程差是零，上下兩個(gè)表面反射波是同相的，這兒應(yīng)該是明亮的區(qū)域。但實(shí)際上這里是黑色的! 完全反相。 Why？ 實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證明： 只有其中一列波，例如上面的反射波突然相位發(fā)生反轉(zhuǎn)波峰變成了波谷，才會(huì)發(fā)生這種情況。反射波相位改變了 ，或者半個(gè)周期。 光束從折射率小的媒介中垂直入射到折射率大的媒介上引起的反射光，將會(huì)發(fā)生 的相位改變或者半個(gè)周期的相位改變。 半個(gè)周期半波損失半波損失eA12重新計(jì)算反射光的光程差因此下表面反射