大學(xué)物理薄膜干涉

1、18-3 薄膜干涉, 是分振幅干涉。, 常見：肥皂泡、油膜、昆蟲的翅膀, 膜為何要??？ 光的相干長度所限。,普遍地討論極為復(fù)雜。實(shí)際意義最大的是厚度不均勻薄膜表面的等厚條紋和厚度均勻薄膜在遠(yuǎn)處的等傾條紋。,（不要求）,一、等傾干涉條紋,對反射光：,n1n1,應(yīng)計半波損失。,（進(jìn)一步推導(dǎo)參見書p166）,若是單色光照射，出現(xiàn)明、暗紋；,若是白光照射，出現(xiàn)彩色條紋,當(dāng)i=0（正入射）時，,與反射光形成互補(bǔ),傾角相等的光線形成同一條條紋等傾條紋。,e一定，i同則同，對應(yīng)同一條條紋。,觀察等傾條紋的實(shí)驗裝置和光路,從點(diǎn)光源發(fā)出的單條光線的光路,從點(diǎn)光源發(fā)出的錐面上光線的光路,從點(diǎn)光源發(fā)出的錐體上光線的

2、光路,二、等厚干涉條紋,1、劈尖（劈形膜）,夾角很小的兩個平面間的介質(zhì)薄膜叫劈尖。,實(shí)際應(yīng)用中,大都是平行光入射。,空氣劈尖,由于劈尖角極小，反射光1、2在膜面的光程差可簡化計算。,反射光1,單色平行光入射,e,n1,n1,n2,A,反射光2,(設(shè)n2 n1),A：1、2的光程差,e=0(棱邊)為零級暗紋。,膜厚度相等的光線形成同一條條紋等厚條紋。,兩相鄰明（暗）紋對應(yīng)的薄膜厚度差為,對空氣劈尖，n2=1,L兩相鄰明（暗）紋間距,干涉條紋為平行于棱邊的明暗相間的等間距的直條紋（可用讀數(shù)顯微鏡觀察）, n2不變，使 ，則條紋如何移動？, ，則L，條紋變密，即條紋向棱邊移動。,根據(jù)間距變化判斷條紋

3、移動方向,等厚干涉條紋,劈尖,不規(guī)則表面,（同一厚度對應(yīng)同一條條紋）,白光入射,單色光入射,肥皂膜的等厚干涉條紋,2、牛頓環(huán),若n1n2n3,則應(yīng)計半波損失。,e=0(中心)為零級暗紋（暗斑）。,牛頓環(huán)為同心圓條紋。, r ,k ,條紋向外級次越高。,對暗環(huán)：,（對明環(huán)可作類似分析）,k ， r,條紋向外由疏變密。,白光入射的牛頓環(huán)照片,平凸透鏡向上移,條紋怎樣移動？,透射光條紋？,解：,對應(yīng)k級明環(huán)。,n2k .,條紋向內(nèi)移動，間隔變小，選(B).,根據(jù)級次變化判斷條紋移動方向,例3、(書p171,例18-4)一平面光波照射厚度均勻的薄油膜，油膜覆蓋在玻璃板上。所用光波波長可連續(xù)變化。觀察到

4、有且僅有500nm與700nm的光在反射中消失。油的折射率為1.3，玻璃的折射率為1.5.試求油膜厚度。,三、增透膜和增反膜(書p170,自學(xué)),解：,500nm與700nm的光在反射中消失，說明這兩種波長的入射光經(jīng)薄油膜的上、下表面反射后的反射光干涉相消。,又：有且僅有1= 500nm和2= 700nm的光干涉相消，可設(shè)它們相消的級次分別為k級和( k-1)級。,n1n2n3,故不計半波損失。,解：,對應(yīng)k級明紋。,n2不變， e,k .,條紋向棱邊方向平移。,選（ C ）.,解：,路程r=vt不等,光程L=nr=rc/v=ct 相等,選（C）.,這表明，光在介質(zhì)中傳播路程r 相當(dāng)于在真空中傳播路程 nr （歷時相同：t=r/v=nr/c)。,光程相等傳播時間相等,光程的第二層含義,例6、劈尖等厚紋彎曲用來判斷工件表面缺陷,xi, xk處彎曲條紋對應(yīng)的空氣膜厚度等于xk處直條紋對應(yīng)的厚度。,缺陷為凹陷。,若缺陷為凸起，則條紋向遠(yuǎn)離棱邊的方向彎曲。,設(shè)缺陷的最大深度為h,缺陷示意圖(放大版),分析：以上縫為例：,假設(shè)加玻片前P處(在O點(diǎn)上方)為k級明紋，加玻片后為k 級明紋。,加玻片前：,加玻片后：,條紋