平板雙光束干涉

平板雙光束干涉第一頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日PL一平行平面膜的干涉DC34E5A1B2第二頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日折射定律：PLDC34E5A1B2第三頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日反射光的光程差加強(qiáng)（明紋）減弱（暗紋）根據(jù)具體情況而定注意：當(dāng)薄膜處于同一介質(zhì)中，光在其上、下表面反射時(shí)物理性質(zhì)必相反，有半波損失現(xiàn)象，故兩束反射光相遇時(shí)有額外光程差——

獨(dú)立膜一定存在半波損失第四頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日透射光的光程差注意：透射光和反射光干涉具有互補(bǔ)性，符合能量守恒定律.討論：（1）當(dāng)光線垂直入射時(shí)（2）透射光(無(wú)半波損失)透射光與反射光相差。PLDC34A1B2第五頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日（3）若薄膜（n2）處于兩種介質(zhì)（n1、n3）中，什么情況下出現(xiàn)半波損失？23光線2、3都有半波損失光線2、3都沒(méi)有半波損失光線2有半波損失光線3沒(méi)有半波損失光線2沒(méi)有半波損失光線3有半波損失1）2）3）4）1第六頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日要考慮半波損失當(dāng)：結(jié)論：若薄膜（n2）處于兩種介質(zhì)（n1、n3）中，當(dāng)介質(zhì)折射率依次增加（減小）時(shí)，反射光不考慮半波損失即：等厚干涉(同級(jí)條紋對(duì)應(yīng)膜的厚度相等)等傾干涉（入射角為傾角）,同級(jí)條紋對(duì)應(yīng)的入射角相等（4）公式對(duì)劈形膜也成立。(5)如光源用復(fù)色光源，則干涉條紋是彩色的。第七頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日***S1S2S3單色光源en1n2n1n2n1>屏薄膜透鏡第八頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日解(1)例5

一油輪漏出的油(折射率=1.20)污染了某海域,在海水(=1.30)表面形成一層薄薄的油污。求：(1)如果太陽(yáng)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,他所正對(duì)的油層厚度為460nm,則他將觀察到油層呈什么顏色?(2)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?綠色第九頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日(2)透射光的光程差紅光紫光紫紅色第十頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日

增透膜和增反膜薄膜干涉的應(yīng)用：可以測(cè)定波長(zhǎng)或薄膜的厚度，還可以提高光學(xué)器件的透光率.1、增透膜透射光干涉加強(qiáng)，根據(jù)能量守恒定律，反射光減弱，透射光就加強(qiáng)了，這種能減少反射光強(qiáng)度而增加透射光強(qiáng)度的薄膜稱(chēng)為增透膜。2、增反膜為了增加對(duì)底片感光效果好的綠光的透射率，在鏡頭前鍍氟化鎂薄膜，起增透作用。反射光干涉加強(qiáng)。第十一頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日?。ㄔ鰪?qiáng)）氟化鎂為增透膜例6

為了增加透射率,求氟化鎂膜的最小厚度.已知空氣,氟化鎂,減弱解

23玻璃則第十二頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日例7

一平板玻璃(n3=1.50)上有一層透明油膜(n2=1.25)，要使波長(zhǎng)=6000?的光垂直入射無(wú)反射，薄膜的最小膜厚e=?

解

凡是求解薄膜問(wèn)題應(yīng)先求出兩反射光線的光程差。對(duì)垂直入射，i=0，于是+半=2hn2無(wú)反射意味著反射光出現(xiàn)暗紋，所以n2=1.25(薄膜的折射率);要h最小，k=0(k=0,1,2,……)=1200?=1.2×10-7m第十三頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日紅光760~620nm3.9×1014~4.3×1014Hz

橙光620~590nm4.8×1014~5.1×1014Hz

黃光590~560nm5.1×1014~5.4×1014Hz

綠光560~500nm5.4×1014~6.0×1014Hz

青光500~480nm6.0×1014~6.3×1014Hz

藍(lán)光480~450nm6.3×1014~6.7×1014Hz

紫光450~400nm6.7×1014~7.5×1014Hz

可見(jiàn)光的范圍可見(jiàn)光的顏色對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)范圍第十四頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日第十五頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日SM劈尖角一劈尖明紋暗紋hG1G2

等厚干涉

第十六頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日光程差：明紋暗紋明紋處劈尖厚度暗紋處劈尖厚度第十七頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日討論

1）劈尖棱邊為暗紋.（暗紋條件）2）相鄰兩暗紋（明紋）間對(duì)應(yīng)的劈尖厚度差：hhkhk+1暗紋明紋相同第十八頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日3）相鄰兩暗紋（明紋）的間距：暗紋明紋lhlhDL第十九頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日結(jié)論（1）等厚干涉：

光程差是介質(zhì)厚度的函數(shù)，對(duì)于同一級(jí)條紋，具有相同的介質(zhì)厚度。（2）劈尖干涉條紋是一系列明暗相間的、等間距分布的、平行于棱邊的平直條紋。在劈棱處（h=0）有半波損失第二十頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日每一條紋對(duì)應(yīng)劈尖內(nèi)的一個(gè)厚度，當(dāng)此厚度位置改變時(shí)，對(duì)應(yīng)的條紋隨之移動(dòng).

（3）干涉條紋的移動(dòng)夾角變大，條紋變密，條紋向棱移動(dòng)夾角變小，條紋變疏，條紋遠(yuǎn)離棱移動(dòng)向上平移時(shí)，條紋間距不變，條紋整體靠近棱移動(dòng)向下平移時(shí)，條紋間距不變，條紋整體遠(yuǎn)離棱移動(dòng)第二十一頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日干涉條紋的移動(dòng)每一條紋對(duì)應(yīng)劈尖內(nèi)的一個(gè)厚度，當(dāng)此厚度位置改變時(shí)，對(duì)應(yīng)的條紋隨之移動(dòng).第二十二頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日等厚干涉條紋劈尖不規(guī)則表面第二十三頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日白光入射單色光入射肥皂膜的等厚干涉條紋第二十四頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日依據(jù)：

測(cè)表面不平度

測(cè)波長(zhǎng)：已知θ、n，測(cè)l可得λ

測(cè)折射率：已知θ、λ，測(cè)l可得n

測(cè)細(xì)小直徑、厚度、微小變化應(yīng)用：劈尖干涉的應(yīng)用第二十五頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日2）測(cè)膜厚1）干涉膨脹儀劈尖干涉的應(yīng)用第二十六頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日空氣3）檢驗(yàn)光學(xué)元件表面的平整度4）測(cè)細(xì)絲的直徑第二十七頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日(5)測(cè)量微小位移厚度每改變?chǔ)?2n條紋平移一條(6)測(cè)介質(zhì)折射率第二十八頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日例、如何判斷兩個(gè)直徑相差很小的滾珠的大?。浚y(cè)量工具：兩塊平板玻璃）說(shuō)明：1珠小說(shuō)明：1珠大若發(fā)現(xiàn)等厚條紋間隔變密在靠近“1”那端輕輕壓一下

若發(fā)現(xiàn)等厚條紋間隔變寬第二十九頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日例有一玻璃劈尖,放在空氣中,劈尖夾角,用波長(zhǎng)的單色光垂直入射時(shí),測(cè)得干涉條紋的寬度,求這玻璃的折射率.解第三十頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日例用等厚干涉法測(cè)細(xì)絲的直徑d。取兩塊表面平整的玻璃板，左邊棱迭合在一起，將待測(cè)細(xì)絲塞到右棱邊間隙處，形成一空氣劈尖。用波長(zhǎng)0的單色光垂直照射，得等厚干涉條紋，測(cè)得相鄰明紋間距為L(zhǎng)，玻璃板長(zhǎng)L0，求細(xì)絲的直徑。解：相鄰明紋的高度差d第三十一頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日例在半導(dǎo)體器件生產(chǎn)中，為測(cè)定硅片上的Si02薄膜厚度，將薄膜一側(cè)腐蝕成劈尖形狀，如圖。用鈉黃光從空氣中垂直照射到Si02表面上，在垂直方向上觀察Si02劈尖膜的反射光干涉條紋，看到有七條暗紋，第七條恰位于N處，問(wèn)薄膜的厚度？解：MN相鄰暗紋間的膜厚之差明、暗紋間的膜厚之差故：?第三十二頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日例利用空氣劈尖的等厚干涉條紋可以檢測(cè)工件表面存在的極小的加工紋路，在經(jīng)過(guò)精密加工的工件表面上放一光學(xué)平面玻璃，使其間形成空氣劈形膜，用單色光照射玻璃表面，并在顯微鏡下觀察到干涉條紋，如圖所示，試abhbahdk-1dk根據(jù)干涉條紋的彎曲方向，判斷工件表面是凹的還是凸的；并證明凹凸深度可用下式求得：第三十三頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日解：工件表面是下凹的，如圖所示。由圖中相似直角三角形可:

所以:

abhbahhk-1hk第三十四頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日二牛頓環(huán)由一塊平板玻璃和一平凸透鏡組成形成空氣劈尖。第三十五頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日1牛頓環(huán)實(shí)驗(yàn)裝置牛頓環(huán)干涉圖樣顯微鏡SLM半透半反鏡T第三十六頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日2反射光光程差及條紋eA12e空氣劈尖n=1明紋暗紋h相同相同在同一級(jí)干涉條紋上等厚干涉ee第三十七頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日Rre暗環(huán)半徑明環(huán)半徑牛頓環(huán)的半徑第三十八頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日暗環(huán)半徑明環(huán)半徑討論1、從反射光中觀測(cè)，中心點(diǎn)是暗點(diǎn)還是亮點(diǎn)？中心處h=0k=0，形成暗點(diǎn)由半波損失造成的2、干涉花樣：k=0，r=0中心是暗斑以接觸點(diǎn)為中心的明暗相間的同心圓環(huán)。第一級(jí)明環(huán)第一級(jí)暗環(huán)第三十九頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日k越大，相鄰明（暗）環(huán)之間的間距越小，條紋的分布是不均勻的。第一級(jí)明環(huán)第一級(jí)暗環(huán)第二級(jí)明環(huán)第二級(jí)暗環(huán)第三級(jí)明環(huán)第三級(jí)暗環(huán)……第四十頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日問(wèn)題：屬于等厚干涉，條紋間距不等，為什么？答：厚度非線性增長(zhǎng)條紋不等間距厚度線性增長(zhǎng)條紋等間距牛頓環(huán)干涉是一系列明暗相間的、內(nèi)疏外密的同心圓環(huán)。第四十一頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日3、牛頓環(huán)的半徑問(wèn)題：將牛頓環(huán)置于的液體中，條紋如何變？暗環(huán)半徑明環(huán)半徑（n為劈尖膜的折射率）所以：條紋變密，間距變小第四十二頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日4、從明暗環(huán)半徑分析條紋的特點(diǎn)(1)與平行平面膜干涉圓環(huán)作對(duì)比等傾干涉小大中心條紋級(jí)次高入射光線不變，h增大，環(huán)中心處有圓環(huán)冒出h減小，環(huán)中心處有圓環(huán)吞入(2)牛頓環(huán)中心處h小中心條紋級(jí)次低，內(nèi)疏外密第四十三頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日5、干涉條紋的變化(1)曲率半徑R變小，干涉條紋變密集，中心處沒(méi)有移動(dòng)(2)平凸透鏡向上移動(dòng)時(shí)，中心處有圓環(huán)吞入平凸透鏡向下移動(dòng)時(shí)，中心處有圓環(huán)冒出(3)對(duì)空氣層平移的距離時(shí)，有一條條紋吞（吐）向上平移，吞入一條條紋向下平移，吐出一條條紋第四十四頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日6、應(yīng)用(1)在實(shí)驗(yàn)室中，可以用來(lái)測(cè)量透鏡的曲率半徑和光波波長(zhǎng)暗環(huán)半徑若已知λ，可求出R;若已知R，可求出λrk和rk+m可以測(cè)量第四十五頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日工件標(biāo)準(zhǔn)件(2)在工業(yè)上，可以用來(lái)用于檢測(cè)透鏡質(zhì)量第四十六頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日壓環(huán)外擴(kuò)：要打磨中央部分壓環(huán)內(nèi)縮：要打磨邊緣部分（3）牛頓環(huán)在光學(xué)冷加工中的應(yīng)用第四十七頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日7、半波損失需具體問(wèn)題具體分析第四十八頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日例9

用氦氖激光器發(fā)出的波長(zhǎng)為633nm的單色光做牛頓環(huán)實(shí)驗(yàn)，測(cè)得第個(gè)k

暗環(huán)的半徑為5.63mm,第k+5暗環(huán)的半徑為7.96mm，求平凸透鏡的曲率半徑R.解第四十九頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日單色光源反射鏡反射鏡一邁克耳遜干涉儀與成角補(bǔ)償板

分光板移動(dòng)導(dǎo)軌12E

邁克耳遜干涉儀第五十頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日反射鏡