1、等倾干涉PPT课件2nh1M2M1n1ns1a1bab2a2b1c2c2d1d1L2Ls1.6.1 1.6.1 单色点光源照射厚度均匀的薄膜时引起的干涉单色点光源照射厚度均匀的薄膜时引起的干涉现象现象1 1、干涉现象、干涉现象两束反射光两束反射光和和在在处相干叠加，透射光也可相干叠加处相干叠加，透射光也可相干叠加11ba22bas等倾干涉 从点光源发出的单条光线的光路2 2、光程差的计算、光程差的计算1AaCC2)(12CAnBCABn注意注意 若光在介质上表面反射时有若光在介质上表面反射时有附加光程差，则附加光程差，则:2cosihBCAB121sin2sinitgihiACCA代入代入2n
2、2ih1n1nABCCa1a2a1i1i计算计算 和和 的光程差，作的光程差，作1a2a2sinsincos212122iinnih不论入射光的的入射角如何不论入射光的的入射角如何满足满足n n1 1 n n3 3(或或n n1 1 n n2 2 n n2 2 n n3 3(或或n n1 1 n n2 2 n n3 3)不存不存在额外程差在额外程差代入代入2211sinsininin2cos222ihn2sin2122122innh2sinsincos222222iinnih2cos1cos222222innih2cos222ihn2sin2222222innh2sin2122122innh用
3、折射角表示的光程差用折射角表示的光程差用入射角表示的光程差用入射角表示的光程差不论入射光的的入射角如何不论入射光的的入射角如何满足满足n n1 1 n n3 3(或或n n1 1 n n2 2 n n2 2 n n3 3(或或n n1 1 n n2 2 n1 i i2 2A A C CD Da a2 2a a1 1S Si1i1i1i1B B h膜厚均匀（膜厚均匀（不变）不变）h2cos222ihn2sin2122122innh光束光束 、的光程差：的光程差：1a2a（明纹）（明纹）),2,1,0()(1jji（暗纹）（暗纹）),2,1,0(2)12()(1jji 当当j j 一定时，一定时，
4、也一定也一定,即即倾角倾角 相同的光线对应同一条干涉条纹相同的光线对应同一条干涉条纹等倾条纹等倾条纹.1i1i具体地说具体地说,光程差光程差相等点的空间轨迹构成同一级干涉条纹。相等点的空间轨迹构成同一级干涉条纹。即是说即是说:当膜厚当膜厚h h 一定时，从不同的发光点所发出的光束对薄膜表面有不同一定时，从不同的发光点所发出的光束对薄膜表面有不同的倾角，正由于入射光的倾角改变而形成的倾角，正由于入射光的倾角改变而形成一组一组干涉条纹。同一级条干涉条纹。同一级条纹，对应着同一倾角，不同级条纹，对应不同的倾角。即：由于入射角纹，对应着同一倾角，不同级条纹，对应不同的倾角。即：由于入射角相同的光经薄膜
5、两表面反射形成的反射光在相遇点有相同的光程差相同的光经薄膜两表面反射形成的反射光在相遇点有相同的光程差,也就也就是说是说,凡入射角相同的光束就形成同一级条纹，所以这些倾斜角度不同光凡入射角相同的光束就形成同一级条纹，所以这些倾斜角度不同光束经薄膜反射所形成的花样是一些明暗相间的同心圆环，这种干涉称为束经薄膜反射所形成的花样是一些明暗相间的同心圆环，这种干涉称为等倾干涉。等倾干涉。等倾干涉 从点光源发出的锥面上光线的光路等倾干涉 从点光源发出的锥面内光线的光路i1fodn1n1n2 n1面光源面光源r环环Pi11.6.2 1.6.2 单色面光源照明时的等倾干涉条纹单色面光源照明时的等倾干涉条纹
6、面光源上不同点而面光源上不同点而 相同的入射光都将汇聚在同一个干涉环上相同的入射光都将汇聚在同一个干涉环上（非相干叠非相干叠加加），因而面光源照明比点光源照明条纹明暗对比更鲜明。，因而面光源照明比点光源照明条纹明暗对比更鲜明。1i f屏幕屏幕n2观察等倾条纹的实验装置和光路观察等倾条纹的实验装置和光路i1MSL注意注意在薄膜上不同入射点但入射角在薄膜上不同入射点但入射角相同的光属于同相同的光属于同一级条纹一级条纹（等倾干涉）（等倾干涉）1i 具体地说具体地说:考虑发光点考虑发光点S S，入射角为，入射角为i i1 1，形成同一，形成同一级干涉圆环。级干涉圆环。考虑面光源上另一个发光点考虑面光源
7、上另一个发光点S S发出的光，入射发出的光，入射角仍为角仍为i i1 1，与，与S S发出的光形成的圆环彼此准确重合发出的光形成的圆环彼此准确重合,不错开不错开,非相干重迭，使明纹重迭后更亮非相干重迭，使明纹重迭后更亮,暗纹仍暗纹仍为暗纹，所以等倾条纹的位置与形成条纹的光束为暗纹，所以等倾条纹的位置与形成条纹的光束入射角有关，而与光源的位置无关，所以虽采用入射角有关，而与光源的位置无关，所以虽采用扩展面光源，并不降低干涉条纹的可见度扩展面光源，并不降低干涉条纹的可见度V V，而使，而使明纹更亮。明纹更亮。结论：扩展面光源上不同发光点发出的光，只要结论：扩展面光源上不同发光点发出的光，只要入射角
8、入射角i i1 1相同，其反射相干光在透镜焦平面上形成相同，其反射相干光在透镜焦平面上形成的干涉圆环都是共心重合的，这些圆环非相干迭的干涉圆环都是共心重合的，这些圆环非相干迭加的结果，使圆环亮度更为增加，但不降低加的结果，使圆环亮度更为增加，但不降低V V值。值。等倾干涉条纹照片等倾干涉条纹照片L2 fP0r环环n1n1n2 n1 i2ACDa2a1Si1i1i1i1B h 形状一系列同心圆环形状一系列同心圆环条纹特点：条纹特点：r rj j=f tg i f tg i1 1 条纹级次分布条纹级次分布：h h 一定时，一定时，jrij1 波长对条纹的影响波长对条纹的影响：jrihj1一定，、f
9、 f 为透镜的焦距为透镜的焦距等倾干涉圆环干涉等倾干涉圆环干涉级数高的在内层级数高的在内层，干涉级数低的在外层干涉级数低的在外层，越向环中，越向环中心，级数就越高心，级数就越高 定域定域 条纹经会聚才能条纹经会聚才能 观察，定域为无穷远观察，定域为无穷远 条纹间距：条纹间距：jihn2cos222j级明纹：级明纹：j+1级明纹：级明纹：)1(2cos222jihnhnii2222coscos用级数展开用级数展开2cos ihnii22222)()(iiidiid222sincos22sin2ihni 不等间距，不等间距，i i2 2（i i1 1）增加时，条纹间距减小，等倾圆环不是等间距的，内
10、）增加时，条纹间距减小，等倾圆环不是等间距的，内疏外密，越靠中心，环间距越大，越稀疏，越向外环间距越小，越密集。疏外密，越靠中心，环间距越大，越稀疏，越向外环间距越小，越密集。介质膜越薄（介质膜越薄（h h 小）小）,则则i i 变大，环间距变大，环间距大，环纹少，越稀疏。大，环纹少，越稀疏。介质膜越厚（介质膜越厚（h h 大），则大），则ii变小，环间变小，环间距小，环纹多，越密集。距小，环纹多，越密集。若若h h 太厚，则条纹过密不可分辨，所以一太厚，则条纹过密不可分辨，所以一般要求膜很薄，若般要求膜很薄，若h h 超过波列长度超过波列长度 L=ctL=ct，则不产生干涉。则不产生干涉。2
11、2sin2ihnijrih1 h h 变化时变化时,条纹的移动：条纹的移动：j 一定时（一定时（保持不变）：保持不变）：同级条纹从中心向外冒出同级条纹从中心向外冒出jrih1同级条纹向中心陷落同级条纹向中心陷落等倾圆环动态变化规律：等倾圆环动态变化规律：22nNH在中心就有一个圆环冒出来或缩过去。若在中心在中心就有一个圆环冒出来或缩过去。若在中心冒出或缩进去的圆环个数冒出或缩进去的圆环个数N N，则膜厚改变是，则膜厚改变是：膜每增减（半个波长）膜每增减（半个波长）22n三、应用：三、应用：增透（射）膜，提高增透（射）膜，提高增反（射）膜，降低增反（射）膜，降低光学器件的透射率光学器件的透射率空
12、气空气00.11n氟化镁氟化镁38.12n玻璃玻璃38.13nh1321nnn反射光反射光 1 1、2 2 无半波损无半波损失，设光垂直入射，则失，设光垂直入射，则hn22 时，反射光时，反射光干涉相消，透射光增强了，氟化镁膜称为干涉相消，透射光增强了，氟化镁膜称为增透膜。增透膜。)2,1,0(2)12(jj若入射光波长为若入射光波长为 ，若薄膜使反射光干涉相长，则称为增反膜。若薄膜使反射光干涉相长，则称为增反膜。2作业作业 1-4 1-7 1-81-4 1-7 1-8三、应用：三、应用：增透（射）膜，提高增透（射）膜，提高增反（射）膜，降低增反（射）膜，降低光学器件的透射率光学器件的透射率空气空气00.11n氟化镁氟化镁38.12n玻璃玻璃38.13nh1321nnn反射光反射光 1 1、2 2 无半波损无半波损失，设光垂直入射，则失，设光垂直入射，则hn22 时，反射光时，反射光干涉相消，透射光增强了，氟化镁膜称为干涉相消，透射光增强了，氟化镁膜称为增透膜。增透膜。)2,1,0(2)12(jj若入射光波长为若入射光波长为 ，若薄膜使反射光干涉相长，则称为增反膜。若薄膜使反射光干涉相长，则称为增反膜。2作业作业 1-4 1-7 1-81-4 1-7 1-8感谢下感谢下载载感谢下感谢下载载
