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1、第二讲：分振幅法干涉,本次课内容,17-3 薄膜干涉,17-4 劈尖、牛顿环,课本P127-129,17-5 迈克耳孙干涉仪,一 、 光程差,利用薄膜上、下两个表面对入射光的反射和折射，可在反射方向(或透射方向)获得相干光束。,a1,a2,a,斜入射情况,17-3 薄膜干涉,。,光线a2与光线 a1的光程差为：,不论入射光的入射角如何,注：额外程差的确定,只要满足n1n3(或n1 n2 n3)。额外程差为/2,只要满足n1n2n3(或n1 n2 n3) 额外程差为0,垂直入射情况下：,e,n2,反射光干涉条件,二、增透膜和增反膜,增透膜-利用薄膜上、下表面反射光的光程差符合相消干涉条件来减少反
2、射，从而使透射增强。,增反膜-利用薄膜上、下表面反射光的光程差满足相长干涉，来增强反射。,薄膜,(1) 若反射光相消（增透）干涉的条件中取 k = 1，膜的厚度为多少？,例用波长 的单色光从空气垂直入射，照相机镜头 的折射率为n3=1.5，上面涂一层 n2=1.38 的氟化镁增透膜。,解：因为 ，所以反射光经历两次半波损失。反射光相干相消的条件是：,代入k =1 和 n2 求得：,此膜对反射光相长（增反）的条件：,在可见光范围内（400-700 nm），波长412.5nm的光有增反。,(2) 此增透膜在可见光范围内有没有增反？,17-4、劈尖干涉 牛顿环,夹角很小的两个平面所构成的薄膜,空气劈
3、尖,上、下表面的反射光产生干涉，两相干光的光程差为,垂直入射时,斜入射时,一、劈尖干涉,实心劈尖,(1)劈尖上厚度相同的地方，两相干光的光程差相同，对应一定k值的明或暗条纹。（等厚干涉）,(2)棱边处，e=0,=/2，出现暗条纹有“半波损失”,(3)实心劈尖任意相邻明条纹对应的厚度差：,(4)任意相邻明条纹(或暗条纹)之间的距离为.,思考 劈尖角 愈小，干涉条纹愈 ； 愈大，干涉条纹愈 。,二、劈尖干涉的应用（干涉膨胀仪）,原理： 利用空气劈尖干涉原理测定样品 的热膨胀系数（如图）,平板玻璃,石英圆环,样品,空气劈尖,现象及结论： 当温度发生变化时，样品发生热胀冷缩现象。如果样品向上（或向下）
4、平移/2的距离，空气的上下两表面的反射光的光程差将减少（或增加） 。劈尖各处的干涉条纹发生明暗明(或暗明暗)的变化。如果观察到某处干涉条纹移过了N条，即表明样品热胀冷缩了N/2的长度。,三、牛顿环,介质层中，任一厚度e处上下表面反射光的干涉条件：,当e=0,两反射光的光程差 =/2，所以环心为一暗斑。,r2 = R2 - (R - e)2 2Re,明环半径：,k=1，2，,暗环半径：,k=1，2，,牛顿环干涉图样,例 用紫光照射，借助于低倍测量显微镜测得由中心往外数第 k 级明环的半径 , k 级往上数第16 个明环半径 ，平凸透镜的曲率半径 R=2.50 m。求：紫光的波长？,解：根据明环半
5、径公式：,测细小直径、厚度、微小变化,平晶,问题：如何测量微小长度及微小长度的变化？,四、等厚干涉的应用,测表面不平度,问题： 1）不平处出现在哪里？ 2）不平处的高度差如何计算？,检验透镜球表面质量,待测透镜,问题： 透镜球表面有什么质量问题？,17-5、迈克耳逊干涉仪,M1,2,2,1,半透半反膜,光束2和1产生干涉,若M1、M2垂直 等倾条纹,若M1、M2不严格垂直，有一微小角度偏差 等厚条纹,1、光路：,G1：分光板 G2：补偿板,2、原理：,例. 在迈克耳逊干涉仪的两臂中分别引入 10 厘米长的玻璃管 A、B ，其中一个抽成真空，另一个在充以一个大气压空气的过程中观察到107.2 条条纹移动，所用波长为546nm。求空气的折射率？,A,B,解：设空气的折射率为 n,本 次 课 完,