光的干涉薄膜干涉

光的干涉薄膜干涉第1頁/共34頁薄膜干涉第2頁/共34頁3在確定的角度下觀察或說：入射角固定則在波長一定的情況下光程差只取決于薄膜的厚度相同厚度的地方對應(yīng)相同的光程差2)等傾干涉薄膜的厚度均勻則相同傾角的光線光程差相同兩個特殊結(jié)果1)等厚干涉第3頁/共34頁4ennn·A反射光2反射光1入射光(單色平行光垂直入射)(設(shè)n>

n

)明紋暗紋同一厚度e對應(yīng)同一級條紋——等厚條紋1.劈尖干涉平行光垂直入射到劈尖上二、等厚條紋光程差條紋形狀與薄膜的等厚線相同第4頁/共34頁5條紋間距

條紋間距明紋暗紋相鄰條紋的光程差差一個波長第5頁/共34頁6

條紋的移動怎么看條紋移動？盯住某一級看這一級對應(yīng)的厚度在哪個方向平移改變楔角條紋疏密的變化變疏變密（反映膜的厚度變化）（反映楔角的改變）明紋暗紋第6頁/共34頁7應(yīng)用測波長測折射率測細小直徑、厚度、微小變化Δh待測塊規(guī)λ標準塊規(guī)平晶測表面不平度等厚條紋待測工件平晶思考：怎么判斷楔角的位置?第7頁/共34頁8光程差：2.牛頓環(huán)(1)(2).S分束鏡M顯微鏡o

牛頓環(huán)裝置簡圖平凸透鏡平晶erR·平晶平凸透鏡暗環(huán)o形狀第m個暗環(huán)半徑？第8頁/共34頁9白光入射的牛頓環(huán)照片第9頁/共34頁10思考：1.定性說明由上圖裝置得到的牛頓環(huán)條紋形狀的疏密情況2.如果輕輕點一下上透鏡的中點條紋怎樣移動?第10頁/共34頁11測透鏡球面的半徑R檢驗透鏡球表面質(zhì)量標準驗規(guī)待測透鏡暗紋看到了干涉花樣您用什么簡易辦法判別是上述哪種情況?如果待測透鏡合格現(xiàn)象如何?待測透鏡暗紋標準驗規(guī)應(yīng)用第11頁/共34頁12三、等傾條紋L

fPo

r環(huán)

ennn>ni

C·21Siii

·BrAD···薄膜的厚度均勻則相同傾角的光線光程差相同第12頁/共34頁13觀察等傾條紋的實驗裝置和光路inMLSf屏幕第13頁/共34頁14傾角i相同的光線對應(yīng)同一條干涉條紋

—等傾條紋一系列同心圓環(huán)內(nèi)疏外密條紋特點:

形狀

條紋間隔分布

條紋級次分布

波長對條紋的影響

膜厚變化時,條紋的移動中間級次最高第14頁/共34頁15iPifor環(huán)ennn>n面光源···只要入射角i相同都將匯聚在同一個干涉環(huán)上（非相干疊加）面光源在薄膜干涉中的特殊貢獻應(yīng)用：增透(射)膜和增反射膜

膜厚度均勻垂直入射對某個波長增透膜厚至少是多少？基片鍍膜空氣<<第15頁/共34頁16鏡頭顏色為什么發(fā)紫?第16頁/共34頁17如何在實驗上區(qū)分上述條紋是等傾還是牛頓環(huán)?等傾條紋牛頓環(huán)第17頁/共34頁18§6干涉儀一、邁克耳遜干涉儀二、法布里-珀羅干涉儀三、光學(xué)相干CT第18頁/共34頁19§6干涉儀一、邁克耳遜干涉儀1.工作原理光束2′和1′發(fā)生干涉M12211S半透半反膜M2M1G1G2E補償板G2的作用無G2時的光程差：有G2時的光程差：第19頁/共34頁20

獲得等傾條紋的條件

獲得等厚條紋的條件

M1、M2有小夾角

平行光入射

十字叉絲等厚條紋

觀察條紋移動2.應(yīng)用微小位移測量測折射率M12211S半透半反膜M2M1G1G2EM1、M2平行發(fā)散光入射M2平移d時干涉條移過N條則第20頁/共34頁邁克耳遜干涉儀第21頁/共34頁22利用干涉儀測氣體折射率第22頁/共34頁23用邁克耳遜干涉儀測氣流第23頁/共34頁24邁克耳遜在工作

邁克耳遜（A.A.Michelson）美籍德國人因創(chuàng)造精密光學(xué)儀器，用以進行光譜學(xué)和度量學(xué)的研究，并精確測出光速，獲1907年諾貝爾物理獎。第24頁/共34頁25愛因斯坦:“我總認為邁克爾遜是科學(xué)中的藝術(shù)家，他的最大樂趣似乎來自實驗本身的優(yōu)美和所使用方法的精湛，他從來不認為自己在科學(xué)上是個嚴格的‘專家’，事實上的確不是，但始終是個藝術(shù)家?！?/p>

許多著名的實驗都堪稱科學(xué)中的藝術(shù)，如：全息照相實驗，吳健雄實驗，蘭姆移位實驗等等。

重要的物理思想＋巧妙的實驗構(gòu)思＋精湛的實驗技術(shù)科學(xué)中的藝術(shù)第25頁/共34頁26二、法布里-珀羅干涉儀多光束薄膜干涉的應(yīng)用基本裝置圖主極大滿足的光程差？原理圖未考慮鍍膜面對相位的影響第26頁/共34頁27

光學(xué)相干CT—斷層掃描成像新技術(shù)（OpticalCoherenceTomography簡稱OCT）CT-ComputedTomography

計算機斷層成象第二代：NMRCT－核磁共振成象第三代：光學(xué)相干CT－OCT

微米量級的空間分辨率第一代：X射線CT射線CT－工業(yè)CT三、“古老”原理的現(xiàn)代應(yīng)用之例第27頁/共34頁28原理*樣品中不同位置處反射回的光脈沖延遲時間不同*不同的材料或結(jié)構(gòu)反射的強度不同要實現(xiàn)微米量級的空間分辨率,即就要求能測量秒的時間延遲激光器的脈沖寬度要很小～10－15秒－飛秒第28頁/共34頁29時間延時短至10－14～10－15s電子設(shè)備難以直接測量光源探測器參考鏡眼睛可利用光學(xué)邁克耳遜干涉儀原理只有當參考光與信號光的某個脈沖經(jīng)過相等光程時才會產(chǎn)生光學(xué)干涉現(xiàn)象因為10－15秒的光脈沖大約只有一個波長第29頁/共34頁30要測量從眼內(nèi)不同結(jié)構(gòu)回來的光延遲只須移動參考鏡使參考光分別與不同的信號光產(chǎn)生干涉參考臂掃描可得到樣品深度方向的一維測量數(shù)據(jù)光束在平行于樣品表面的方向進行掃描測量可得到橫向的數(shù)據(jù)將得到的信號經(jīng)計算機處理便可得到樣品的立體斷層圖像分別記錄下相應(yīng)的參考鏡的空間位置這些位置便反映了眼球內(nèi)不同結(jié)構(gòu)的相對空間位置光源探測器參考鏡眼睛第30頁/共34頁31實驗裝置－光纖化的邁克耳遜干涉儀光源電子學(xué)系統(tǒng)計算機探測器光纖耦合器樣品光纖聚焦器反射鏡第31頁/共34頁32

大蔥表皮的OCT圖像實際樣品大小為10mm×4mm，圖中橫向分辨率約為20μm縱向分辨率約為