14-03 薄膜干涉-新

薄膜干涉第十四章波动光学14-3薄膜干涉d2n1n3n一薄膜干涉的光程差iADPB12附加光程差212nABnADcosdABsinADACi2sindtgi12sinsinnin折射定律：1、2两束光的光程差123123,;nnnnnn2反123123,;nnnnnn0反222212sindnni附加光程差问题(半波损引起)0透2透C12第十四章波动光学14-3薄膜干涉2)12(k减弱),2,1,0(k加强),2,1(kk1.当膜厚均匀时，。()i222212sindnni等倾干涉等倾干涉条纹是一组里疏外密的同心圆环，圆心处干涉级次最高,向外干涉级次逐渐降低。同一倾角的光线对应同一条条纹i讨论第十四章波动光学14-3薄膜干涉2.当光线垂直入射薄膜时()io22dnk加强),2,1(k2)12(k减弱),2,1,0(k注意:透射光和反射光的干涉互补。反射光有，透射光无；反射光加强时,透射光减弱；反之一样（能量守恒）。1n3n2nd薄膜附加光程差需具体问题具体分析。第十四章波动光学14-3薄膜干涉例1在金属铝的表面，经常利用阳极氧化等方法形成一层透明的氧化铝（）薄膜，其折射率。设一磨光的铝片表面形成了厚度的透明氧化铝薄层，问在日光下观察，其表面呈现什么颜色？（设白光垂直照射到铝片上，铝的折射率小于氧化铝的折射率。）23AlO1.80n250dnm铝氧化铝d解：,nnn铝空气氧化铝22dn反k421ndk1,1800knm1,2,k2,600knm3,360knm橙红色反射干涉加强第十四章波动光学14-3薄膜干涉增透膜和增反膜利用薄膜干涉可以提高光学器件的透光率.min24dnnm6.990k取,1,2,kk氟化镁为增透膜已知空气例2为了增加透射率,求氟化镁膜的最小厚度.00.11nnm550,氟化镁,38.12n22nd反解222nd透或玻璃23nnd1n2n2MgF(21)2k0,1,2,k1k取min24dnnm6.99第十四章波动光学14-3薄膜干涉增反膜123nnn加强222dnk反1k取2min4ndd57.3nm玻璃d1n2nnZS32nn为增强反射，在玻璃上镀的膜为硫化锌22.4n550nm第十四章波动光学14-3薄膜干涉二劈尖（等厚干涉）1n1nn劈棱第十四章波动光学14-3薄膜干涉22nd1n1nn劈棱dk明纹1,2,k(21)2k暗纹0,1,2k二劈尖（等厚干涉）第十四章波动光学14-3薄膜干涉22ndk明纹1,2,k(21)2k暗纹0,1,2k由于劈尖膜的厚度不同，()d则1.条纹特点：一组平行于棱边的明暗相间的直条纹（位于表面）。讨论劈尖干涉n1d2d空气劈尖:棱边处，d=0，2暗纹膜的等厚线是平行于棱边的直线等厚干涉同一膜厚对应同一条干涉条纹厚度越大,级数越高。第十四章波动光学14-3薄膜干涉白光入射单色光入射肥皂膜的等厚干涉条纹22ndk明纹1,2,k(21)2k暗纹0,1,2k第十四章波动光学14-3薄膜干涉kd1kd2.相邻明纹（暗纹）的厚度差和宽度12kkdddnn若空气劈尖2dd22ndk明纹1,2,k(21)2k暗纹0,1,2ksindl2ln相邻两明（或暗）纹宽度lll厚度差:第十四章波动光学14-3薄膜干涉3.干涉条纹的移动2ln4.劈尖干涉的应用1nn1nLD1）测细丝的直径2LnllDL第十四章波动光学14-3薄膜干涉3）测膜厚e2n2iosis1n2）干涉膨胀仪0ll2Nl样品对空气层，厚度改变,条纹移动1条。2膨胀系数0llT第十四章波动光学14-3薄膜干涉工件标准件4）检验光学元件表面的平整度注意：同一条纹，膜厚相同检测第十四章波动光学14-3薄膜干涉例3.一束波长为的黄光垂直照射到成空气劈尖的光学平晶上，两块平晶一端接触，另一端夹有一根细丝，且细丝处刚好为明纹。经测量空气劈尖共有明纹272条。求细丝的直径。589.3nmDL214DkD272Dk58.010m解：两块玻璃片间形成空气劈尖膜空气膜上、下表面反射光的光程差：22nd,1,2kk当时，dDDkk1n棱边为暗纹第十四章波动光学14-3薄膜干涉三牛顿环（等厚干涉）Rd空气膜上下表面反射光的光程差22d),2,1(kk明纹(21)(0,1,)2kk暗纹膜的等厚线是以触点为圆心的同心圆。第十四章波动光学14-3薄膜干涉三牛顿环（等厚干涉）空气膜上下表面反射光的光程差22d),2,1(kk明纹(21)(0,1,)2kk暗纹Rd膜的等厚线是以触点为圆心的同心圆。第十四章波动光学14-3薄膜干涉R22222)(ddRdRRr02ddR2rdR22d),2,1(kk明纹(21)(0,1,)2kk暗纹rdRkr)21(kRr暗环半径明环半径明、暗环半径位置：第十四章波动光学14-3薄膜干涉1.条纹特征kr22d光程差讨论),2,1,0(k),3,2,1(k1()2rkR明rkR暗干涉级次内低外高条纹为一组明暗相间、里疏外密的同心圆环，干涉级次内低外高。属于等厚干涉，条纹间距不等()2kkln从反射光中观测，中心为暗纹(0,)2d从透射光中观测，中心为明纹。R第十四章波动光学14-3薄膜干涉如将牛顿环置于的液体中，条纹如何变化？1n,nkkrr条纹变密2kkln1n2.1()(1,2)2rkRkn明(0,1)rkRkn暗R白光入射的牛顿环照片第十四章波动光学14-3薄膜干涉nn2n3n321nnn1n3.附加光程差需具体问题具体分析22d反22nd反第十四章波动光学14-3薄膜干涉4.应用1)测定光波波长2)测量透镜的曲率半径RrkRrk2Rmkrmk)(2mrrRkmk22krkmr3)检验透镜的质量标准验规待测透镜暗纹第十四章波动光学14-3薄膜干涉例4用氦氖激光器发出的波长为633nm的单色光做牛顿环实验，测得第k个暗环的半径为5.63mm,第k+5暗环的半径为7.96mm，求平凸透镜的曲率半径R.解kRrkRkrk)5(52255kkrrRm0.10nm6335)mm63.5()mm96.7(522225kkrrR第十四章波动光学14-3薄膜干涉第十四章波动光学14-3薄膜干涉作业：P236：14-12,14-13