普通物理學(xué)簡(jiǎn)明教程

普通物理學(xué)簡(jiǎn)明教程課件第一頁，共二十四頁，2022年，8月28日為此，明紋和暗紋出現(xiàn)的條件為：明紋暗紋實(shí)際應(yīng)用中，通常使光線 垂直入射膜面，即，光程差公式簡(jiǎn)化為：等厚干涉條紋：為因?yàn)榘氩〒p失而生產(chǎn)的附加光程差。第二頁，共二十四頁，2022年，8月28日當(dāng)薄膜上、下表面的反射光都存在或都不存在半波損失時(shí)，其光程差為:當(dāng)反射光之一存在半波損失時(shí)，其光程差應(yīng)加上附加光程/2,即：等厚干涉條紋第三頁，共二十四頁，2022年，8月28日劈尖：薄膜的兩個(gè)表面是平面,其間有很小夾角。2.劈尖膜第四頁，共二十四頁，2022年，8月28日2.1劈尖干涉光程差的計(jì)算

=2nen·A反射光2反射光1入射光(單色平行光垂直入射)e空氣介質(zhì)+/2當(dāng)光從光疏介質(zhì)入射到光密介質(zhì)的表面反射時(shí)劈尖膜B第五頁，共二十四頁，2022年，8月28日2.2劈尖明暗條紋的判據(jù)

當(dāng)光程差等于波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí)，出現(xiàn)干涉加強(qiáng)的現(xiàn)象，形成明條紋；當(dāng)光程差等于半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍時(shí)，出現(xiàn)干涉減弱的現(xiàn)象，形成暗條紋。明紋暗紋劈尖膜第六頁，共二十四頁，2022年，8月28日……2.3劈尖干涉條紋的特征（1）明、暗條紋處的膜厚：一系列明暗相間的、平行于棱邊的平直條紋。劈尖膜第七頁，共二十四頁，2022年，8月28日2.3劈尖干涉條紋的特征（2）相鄰明紋（或暗紋）所對(duì)應(yīng)的薄膜厚度之差e=ek+1-ek=(2k+1)/4n

-(2k-1)/4n

=/2n

相鄰明紋（或暗紋）所對(duì)應(yīng)的薄膜厚度之差相同。ekek+1e明紋暗紋劈尖膜第八頁，共二十四頁，2022年，8月28日2.3劈尖干涉條紋的特征（3）兩相鄰明紋（或暗紋）的間距結(jié)論：

a.條紋等間距分布

b.夾角越小，條紋越疏；反之則密。如過大，條紋將密集到難以分辨，就觀察不到干涉條紋了。L=e/sin≈e/

≈/（2n）Le明紋暗紋Le劈尖膜第九頁，共二十四頁，2022年，8月28日2.3劈尖干涉條紋的特征

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。劈尖干涉條紋劈尖膜第十頁，共二十四頁，2022年，8月28日例1在半導(dǎo)體元件生產(chǎn)中，為了測(cè)定硅片上SiO2薄膜的厚度，將該膜的一端腐蝕成劈尖狀，已知SiO2的折射率n=1.46，用波長(zhǎng)=5893埃的鈉光照射后，觀察到劈尖上出現(xiàn)9條暗紋，且第9條在劈尖斜坡上端點(diǎn)M處，Si的折射率為3.42。試求SiO2薄膜的厚度。SiSiO2OM解：由暗紋條件

e=(2k+1)

/4n=2ne=(2k+1）/2(k=0,1,2…)知,第9條暗紋對(duì)應(yīng)于k=8,代入上式得=1.72(m)所以SiO2薄膜的厚度為1.72m。劈尖膜第十一頁，共二十四頁，2022年，8月28日例2為了測(cè)量金屬細(xì)絲的直徑，把金屬絲夾在兩塊平玻璃之間，形成劈尖，如圖所示，如用單色光垂直照射，就得到等厚干涉條紋。測(cè)出干涉條紋的間距，就可以算出金屬絲的直徑。某次的測(cè)量結(jié)果為：?jiǎn)紊獾牟ㄩL(zhǎng)=589.3nm金屬絲與劈間頂點(diǎn)間的距離L=28.880mm，30條明紋間得距離為4.295mm,求金屬絲的直徑D？LD劈尖膜第十二頁，共二十四頁，2022年，8月28日解相鄰兩條明紋間的間距其間空氣層的厚度相差為/2于是其中為劈間尖的交角，因?yàn)楹苄?，所以代入?shù)據(jù)得劈尖膜第十三頁，共二十四頁，2022年，8月28日.S分束鏡M顯微鏡o

牛頓環(huán)裝置簡(jiǎn)圖平凸透鏡平晶

牛頓環(huán)：一束單色平行光垂直照射到此裝置上時(shí)，所呈現(xiàn)的等厚條紋是一組以接觸點(diǎn)O為中心的同心圓環(huán)。牛頓環(huán)光程差的計(jì)算

牛頓環(huán)干涉條紋的特征牛頓環(huán)的應(yīng)用3.牛頓環(huán)3.1牛頓環(huán)實(shí)驗(yàn)裝置及光路第十四頁，共二十四頁，2022年，8月28日3.2反射光光程差的計(jì)算=2e+/2eA牛頓環(huán)12第十五頁，共二十四頁，2022年，8月28日3.3牛頓環(huán)干涉條紋的特征

(1)明暗條紋的判據(jù)rRe0由幾何關(guān)系可知（R–e)2+r2=R2R2-2Re+e2+r2=R2e=r2/2R牛頓環(huán)第十六頁，共二十四頁，2022年，8月28日3.3牛頓環(huán)干涉條紋的特征k=0，r=0中心是暗斑……牛頓環(huán)干涉條紋是一系列明暗相間的同心圓環(huán)。牛頓環(huán)第十七頁，共二十四頁，2022年，8月28日3.3牛頓環(huán)干涉條紋的特征(2)相鄰暗環(huán)的間距內(nèi)疏外密牛頓環(huán)第十八頁，共二十四頁，2022年，8月28日3.3牛頓環(huán)干涉條紋的特征

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)。牛頓環(huán)第十九頁，共二十四頁，2022年，8月28日4.劈尖干涉的應(yīng)用4.1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Δh待測(cè)塊規(guī)λ標(biāo)準(zhǔn)塊規(guī)平晶等厚條紋待測(cè)工件平晶劈尖應(yīng)用4.2應(yīng)用：第二十頁，共二十四頁，2022年，8月28日

5.1依據(jù)：公式測(cè)透鏡球面的半徑R：已知,測(cè)m、rk+m、rk，可得R。測(cè)波長(zhǎng)λ：已知R，測(cè)出m、rk+m、rk，

可得λ。檢驗(yàn)透鏡球表面質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)規(guī)待測(cè)透鏡暗紋5.牛頓環(huán)的應(yīng)用5.2應(yīng)用：第二十一頁，共二十四頁，2022年，8月28日例3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，abhbahek-1ek如圖所示，試根據(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：等厚干涉條紋第二十二頁，共二十四頁，2022年，8月28日解:如果工件表面是精確的平面,等厚干涉條紋應(yīng)該是等距離的平行直條紋，現(xiàn)在觀察到的干涉條紋彎向空氣膜的左端。因此，可判斷工件表面是下凹的，如圖所示。由圖中相似直角三角形可:所以:

abhbahek-1ek等厚干涉條紋第二十三頁，共二十四頁，2022年，8月28日解：如果