11-03光程-薄膜干涉

第十一章光学11-3光程薄膜干涉一光程(opticalpath)光在真空中的速度001c光在介质中的速度1uncu1'uc真空中的波长介质的折射率)(π2cos1101rTtEE)'(π2cos2202rTtEEn'介质中的波长*1sP1r*2s2rn第十一章光学11-3光程薄膜干涉波程差12rrr相位差)(π2)'(π212rTtrTt)'(π212rr)(π212rnr物理意义：光程就是光在媒质中通过的几何路程,按波数相等折合到真空中的路程.nrr'*1sP1r*2s2rn1)光程:媒质折射率与光的几何路程之积=nr第十一章光学11-3光程薄膜干涉2）光程差(两光程之差)12rnrΔ光程差*1sP1r*2s2rn,2,1,0,kkΔ2π012k,k,,,干涉加强λ2πΔΔ相位差干涉减弱,2,1,0,2)12(kkΔ,2,1,0,π)12(kk第十一章光学11-3光程薄膜干涉FABo二透镜不引起附加的光程差'FAB焦平面第十一章光学11-3光程薄膜干涉如右图所示，由光源发出的光线1经薄膜上表面反射形成的光线2和经薄膜下表面反射再折射形成的光线3是相干光；由图可知，光线3在折射率为n2的介质中的光程为：三薄膜干涉P1n1n2n1M2MdiDC34E5A1B2L光线2在折射率为n1的介质中的光程为：它们的光程差为：)(2BCABnADn1ADnBCABnΔ12)(（*）第十一章光学11-3光程薄膜干涉P1n1n2n1M2MdLiDC34E5A1B2设薄膜的厚度为d，由图可得rdBCABcos/sinADACi2tgsindri把以上两式代入*式得)sinsin(cos212irnnrdΔrdnrnrdΔcos2)sin1(cos2222根据折射定律，得12sinsinninr第十一章光学11-3光程薄膜干涉或2221sinndr222212sindnni界面反射时附加光程差为2两反射光的总光程差为干涉条件为加强k),2,1(krΔ(21)2k),2,1,0(k减弱P1n1n2n1M2MdLiDC34E5A1B212nn根据具体情况而定222212sin/2Δdnnir第十一章光学11-3光程薄膜干涉P1n1n2n1M2MdLiDC34E5A1B212nn透射光的光程差如图所示，光线AB到达处B时，一部分直接经界面M2折射而出（光线4），还有一部分经点B和C两次反射后在E处折射而出（光线5），两透射光线4、5的总光程差为innd22122tsin2Δ当反射光的干涉相互加强时，透射光的干涉相互减弱。可见，透射光和反射光干涉具有互补性，符合能量守恒定律.第十一章光学11-3光程薄膜干涉当光线垂直入射时0i222rdnΔ2r2dnΔ当时12nn当时123nnn两反射光的总光程差为两反射光的总光程差为1n1n2nd1n3n2nd第十一章光学11-3光程薄膜干涉解(1)油层上、下表面两反射光之间的光程差为r12Δdn,2,1,21kkdn(1)如果太阳正位于海域上空,一直升飞机的驾驶员从机上向下观察,他所正对的油层厚度为460nm,则他将观察到油层呈什么颜色?(2)如果一潜水员潜入该区域水下,又将看到油层呈什么颜色?例一油轮漏出的油(折射率=1.20)污染了某海域,在海水(=1.30)表面形成一层薄薄的油污.1n2n当时，反射光干涉形成极亮条纹，即有kΔr(1,2,)k1n2nd第十一章光学11-3光程薄膜干涉3123,368nm3knd212,552nmknd绿色111,21104nmknd干涉加强的光波波长为(2)透射光的光程差2/21tdnΔ波长为2的绿光在可见范围内，而1和3则分别在红外线和紫外线的波长范围内，所以，驾驶员将看到油膜呈绿色。1n2nd第十一章光学11-3光程薄膜干涉1121,2208nm11/2ndk1222,736nm21/2ndk红光1323,441.6nm31/2ndk紫光紫红色12,1,2,12ndkk干涉加强的光波波长为当时，透射光干涉形成极亮条纹，即有,2,1,tkkΔ第十一章光学11-3光程薄膜干涉1424,315.4nm41/2ndk其中波长为736nm的红光2和441.6nm的紫光3在可见范围内，而1是红外线，4是紫外线。所以，潜水员看到的油膜呈紫红色。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，能减少反射光强度而增加透射光强度的薄膜，称为增透膜。23玻璃23nnd1n2n例为了增加透射率,求氟化镁膜的最小厚度.nm550已知空气，00.11n氟化镁38.12n，光波波长为第十一章光学11-3光程薄膜干涉r22Δdn解氟化镁上、下表面两反射光之间的光程差为r(21)2Δk当时，反射光最弱。(1,2,)k0k取2min4nddnm6.99222tdnΔ则（增强）此时，透过氟化镁的光最强，称为增透膜。第十一章光学11-3光程薄膜干涉1.在空气中的肥皂膜泡，随着泡膜厚度的变薄，膜上将出现颜色，当膜进一步变薄并将破裂时，膜上将出现黑色。试解释之。2.窗玻璃也是一块介质板，但在通常日光照射下，为什么我们观察不到干涉现象？选择合适的一定厚度的薄膜，可以增强反射光减弱透射光，这种薄膜称为增反膜。许多现代化大楼的窗户玻璃常常显蓝色，且楼外的人看不清大楼内部的情况，而楼内的人员却可以看清楼外的情况，就是因为玻璃外表面有一层膜（对于射向大楼的蓝光是增反膜）的缘故。第十一章光学11-3光程薄膜干涉在相同的时间内，一束波长为的单色光在空气中和在玻璃中(A)传播的路程相等，走过的光程相等．(B)传播的路程相等，走过的光程不相等．(C)传播的路程不相等，走过的光程相等．(D)传播的路程不相等，走过的光程不相等．第十一章光学11-3光程薄膜干涉单色平行光垂直照射在薄膜上，经上下两表面反射的两束光发生干涉，如图所示，若薄膜的厚度为e，且n1＜n2＞n3，1为入射光在n1中的波长，则两束反射光的光程差为(A)2n2e．(B)2n2e1/(2n1)．(C)2n2en11/2．(D)2n2en21/2．n1n2n3入射光反射光1反射光2e第十一章光学11-3光程薄膜干涉若一双缝装置的两个缝分别被折射率为n1和n2的两块厚度均为e的透明介质所遮盖，此时由双缝分别到屏上原中央极大所在处的两束光的光程差d＝_____________________．答案:(n1-n2)e或(n2-n1)e均可第十一章光学11-3光程薄膜干涉波长为的平行单色光垂直照射到如图所示的透明薄膜上，膜厚为e，折射率为n，透明薄膜放在折射率为n1的媒质中，n1＜n，则上下两表面反射的两束反射光在相遇处的相位差f＝_____________．答案:[(4ne/)–1]p或[(4ne/)+1]pn1nn1e第十一章光学11-3光程薄膜干涉书面作业P17417-4、17-7