劈尖干涉.PPT

前面讨论了薄膜厚度均匀时的干涉现象：前面讨论了薄膜厚度均匀时的干涉现象：等倾等倾干涉　　若　　若薄膜厚度不均匀薄膜厚度不均匀，光线入射在薄膜上所才产，光线入射在薄膜上所才产生的干涉现象：生的干涉现象：等厚干涉等厚干涉　　 本节讨论劈尖干涉与牛顿环，它们都是等厚干涉本节讨论劈尖干涉与牛顿环，它们都是等厚干涉条纹1非平行膜等厚干涉2一、劈尖干涉一、劈尖干涉一、劈尖干涉一、劈尖干涉1、装置、装置　　有两个表面很平的介质片（如玻璃片），一　　有两个表面很平的介质片（如玻璃片），一端相交，其间的夹角端相交，其间的夹角θ很小，形成一个劈尖形的很小，形成一个劈尖形的透明薄膜，称为透明薄膜，称为劈尖膜劈尖膜劈尖角劈尖角棱边棱边3SM劈尖角劈尖角空气劈尖空气劈尖空气劈尖空气劈尖装置装置4注意：注意：经玻璃片反射后经玻璃片反射后的光不能发生干涉的光不能发生干涉 单色平行光垂直照单色平行光垂直照射劈尖，入射光经劈尖射劈尖，入射光经劈尖上、下表面反射，两束上、下表面反射，两束反射光在上表面相遇而反射光在上表面相遇而产生干涉产生干涉　　干涉条纹为平行于　　干涉条纹为平行于棱边棱边的一系列明暗相间的一系列明暗相间的直条纹。

的直条纹5明纹明纹暗纹暗纹2、相干加强、相干减弱的条件、相干加强、相干减弱的条件　　劈尖上厚度　　劈尖上厚度 ek 相同的地方，两相干光的光程差相同的地方，两相干光的光程差相同，对应同一级条纹相同，对应同一级条纹 　　—— 等厚干涉等厚干涉　　当光垂直入射时，经劈尖上、下表面反射　　当光垂直入射时，经劈尖上、下表面反射的的两束反射光的两束反射光的光程差光程差为为：：6（明纹）（明纹）（暗纹）（暗纹）ek 为各级条纹处所对为各级条纹处所对应的劈尖膜的厚度应的劈尖膜的厚度加强加强减弱减弱3、劈尖干涉条纹分布的特点、劈尖干涉条纹分布的特点1））条纹的位置条纹的位置7 棱边处：棱边处：为暗纹棱边处为０级暗纹棱边处为０级暗纹棱边处出现明纹还是暗纹，要看膜外上下两面介棱边处出现明纹还是暗纹，要看膜外上下两面介质的折射率而定质的折射率而定有半波损失时，则：有半波损失时，则：83））相邻相邻明纹明纹 (或暗纹或暗纹) 的间距的间距2））相邻明纹相邻明纹 (或暗纹或暗纹) 所对应的薄膜厚度差所对应的薄膜厚度差条纹等间距，条纹等间距，  变大时条变大时条纹变密，反之则变疏纹变密，反之则变疏。

劈尖干涉条纹劈尖干涉条纹是一组是一组平行于棱边的明暗相间的等间距的直条纹平行于棱边的明暗相间的等间距的直条纹9 每一条纹对每一条纹对应劈尖内的一应劈尖内的一个厚度，当此个厚度，当此厚度位置改变厚度位置改变时，对应的条时，对应的条纹随之移动纹随之移动 4 ））干涉条纹的移动干涉条纹的移动1011 　　相邻两条纹相邻两条纹之之间的光程差相差间的光程差相差λ，，对应的劈尖膜厚度对应的劈尖膜厚度相差相差为：为： 如果观察到某处干涉条纹（明纹或暗纹）移过如果观察到某处干涉条纹（明纹或暗纹）移过了了N 条，即表明劈尖膜的厚度增加了条，即表明劈尖膜的厚度增加了 Nλ/2n 当膜厚增加当膜厚增加λ/ / 2n　　的距离时，上下表面的的距离时，上下表面的反射光的光程差增加一反射光的光程差增加一个个λ，条纹移动一级条纹移动一级平移时：平移时：平移时：平移时：12（（2））测膜厚测膜厚（（1））干涉膨胀仪干涉膨胀仪5 5）劈尖干涉的应用）劈尖干涉的应用）劈尖干涉的应用）劈尖干涉的应用13空气空气 （（3））检验光学元件表面的平整度检验光学元件表面的平整度 （（4））测细丝的直径测细丝的直径14二二二二 牛顿环牛顿环牛顿环牛顿环由一块平板玻璃和一由一块平板玻璃和一曲率较小的曲率较小的平凸透镜组成。

平凸透镜组成　　用单色平行光垂直照射时，在　　用单色平行光垂直照射时，在“环状环状”劈尖层的上劈尖层的上下两个表面的反射光干涉，产生牛顿环干涉条纹下两个表面的反射光干涉，产生牛顿环干涉条纹1516牛顿环牛顿环牛顿环牛顿环17 牛顿环实验装置牛顿环实验装置牛顿环实验装置牛顿环实验装置 干涉条纹是以平玻璃与平凸透镜的接触点为圆干涉条纹是以平玻璃与平凸透镜的接触点为圆心的心的明暗相间逐渐变密的明暗相间逐渐变密的一组同心圆一组同心圆——牛顿环牛顿环显微镜显微镜SL M半透半透半反镜半反镜T平凸透镜平凸透镜平平 晶晶牛顿环干涉图样牛顿环干涉图样18光程差光程差明环明环暗环暗环相干加强、相干减弱的条件：相干加强、相干减弱的条件：r牛顿环的半径牛顿环的半径 r：：19牛顿环的半径牛顿环的半径 r：：（暗环半径）（暗环半径）（明环半径）（明环半径）rk20两反射光的光程差两反射光的光程差   =  / 2，为，为暗斑暗斑1）在牛顿环的中心）在牛顿环的中心 e = 0讨讨讨讨 论论论论212）随着牛顿环半径的增大，条纹变得越来越密随着牛顿环半径的增大，条纹变得越来越密。

两个相邻暗环的半径差：两个相邻暗环的半径差：当当 n = 1 时，时，22例：例：用氦氖激光器发出的波长为用氦氖激光器发出的波长为633nm的单色光做牛顿的单色光做牛顿环实验，测得第个环实验，测得第个 k 暗环的半径为暗环的半径为5.63mm，第，第 k+5 暗暗环的半径为环的半径为7.96mm，，求：求：平凸透镜的曲率半径平凸透镜的曲率半径R解解23迈克耳孙干涉仪24单单色色光光源源反反射射镜镜反射镜反射镜与与 成成 角角补偿板补偿板 分光板分光板 移动导轨移动导轨25等倾和等厚光路26吐级光程差光程差27吞级28移级29解：解： 设空气的折射率为设空气的折射率为 n条纹移动一条时所对应的光条纹移动一条时所对应的光程差的变化为一个波长程差的变化为一个波长例：例： 10cm长的真空玻璃管长的真空玻璃管A和和B，，A 充气过程中观充气过程中观察到有察到有107.2 条条纹移动，条条纹移动，求：求：空气的折射率空气的折射率真空真空546nm逐渐充至一个大逐渐充至一个大气压气压所以：所以：光程差的变化：光程差的变化：30la 工件工件标准平面标准平面 例：例：在工件上放一在工件上放一标准平面玻璃，使其间形成一空气劈尖，并观察到弯标准平面玻璃，使其间形成一空气劈尖，并观察到弯曲的干涉条纹。

曲的干涉条纹试：试：根据条纹弯曲方向，判断工件表根据条纹弯曲方向，判断工件表面上纹路是凹还是凸？面上纹路是凹还是凸？ 并求：并求：纹路深度纹路深度H解：解：由于同一条纹下的空气薄膜由于同一条纹下的空气薄膜厚度相同，厚度相同，由图由图的纹路弯曲情况的纹路弯曲情况知，知，工件表面的纹路是凹下去的工件表面的纹路是凹下去的 H 由图：由图：H = a sin  因因 ：：l sin  =   / 2, 纹路深度为：纹路深度为：检验工件表面的平整度检验工件表面的平整度31测量金属测量金属细丝的直径细丝的直径 将金属将金属丝丝夹在两薄夹在两薄玻璃片之间，形成劈尖，玻璃片之间，形成劈尖，用单色平行光照射形成用单色平行光照射形成等厚干涉条纹等厚干涉条纹由：由：有：有：金属丝直径为：金属丝直径为：32 干涉膨胀仪干涉膨胀仪测量固体线膨胀系数测量固体线膨胀系数 如果观察到某处干涉明如果观察到某处干涉明纹（或暗纹）移过了纹（或暗纹）移过了N 条，条，即样品高度增长了即样品高度增长了Δl ，，为为:根据线膨胀系数的定义根据线膨胀系数的定义l0 为样品在温度为为样品在温度为 t0 时的长度。

时的长度样品样品石石英英圆圆柱柱33解：解：由棱边由棱边 A 到到B 处处相邻条纹高差相邻条纹高差则则有有 N 个明纹间隔个明纹间隔例：例： A 、、 B 处恰为处恰为明纹中心，其间共有明纹中心，其间共有N条暗纹用劈尖干涉法测膜厚用劈尖干涉法测膜厚e34。