2012级光2-2劈尖.ppt

1,二、劈尖干涉,2,1、 劈尖,3,,,,,1,2,3,,2、 光程差公式,以空气劈尖为例,我们只讨论单色平行光垂直照射,4,明纹条件：,棱边处，d=0, =/2，,同一条干涉条纹对应的膜厚度相同—等厚干涉,第k级明条纹处的膜厚为：,3、干涉特点：,以空气劈尖为例,问题2：棱边处什么情况下是明纹？,问题1：干涉条纹的形状什么样的？,暗纹条件：,出现0级暗条纹,,,5,干涉加强、减弱条件,k能取负值吗？,思考：k是从零开始取值吗？,4、一般情况下劈尖表面两反射光光程差公式,,,6,5、条纹改变对应的膜厚度变化：,第k级明条纹处的膜厚为：,条纹改变一级，膜厚度改变,空气劈尖：,明纹条件：,7,劈尖任意相邻两明（或暗）条纹中心对应的薄膜厚度差：,任意相邻明条纹(或暗条纹)中心之间的距离 b为：,（1）干涉条纹等间距；,6、条纹间距：,,,任意相邻明条纹(或暗条纹)中心之间的距离与k无关,（2）劈尖的楔角愈小，干涉条纹愈疏； 楔角愈大，则干涉条纹愈密8,,,,空气劈尖,介质劈尖,（3）,9,7、条纹特征：,（2）平行于棱边的线上，对应的膜的厚度相同1）干涉条纹：平行于棱边、明（暗）相间、等间距、 等宽的直条纹。

等厚干涉条纹,,,,,（3）棱边是明条纹还是暗条纹？,10,,,1) 测薄膜厚度,,,,,,8、 应用举例：,,为条纹间距数,11,,,2）测量细丝直径（头发丝直径）,,取x条暗纹并测出其长度,,,为条纹间距数,12,,,3）干涉膨胀仪,利用空气劈尖干涉原理测定样品的热膨胀系数,待测样品受热膨胀，将引起干涉条纹的平移干涉条纹移过了N 条，表明样品膨胀了,样品就上移,条纹每移动一级,13,4）检验光学元件表面的平整度,,14,细沟或凸棱，其高度或深度为：,b ——正常条纹的间距如果工件表面有一条与条纹方向垂直的细沟或凸棱,——条纹弯曲的偏离量；,如何判断缺陷的凹和凸？,,,,,向左弯曲部分意味着原本应该出现某一级干涉条纹的地方,反之干涉条纹向右弯曲部分平板上该处是上凸的已被更高级的干涉条纹所代替,平板上该处是下凹的15,,1、用劈尖干涉法可检测工件表面缺陷，当波长为l的单色平行光垂直入射时，若观察到的干涉条纹如图所示，每一条纹弯曲部分的顶点恰好与其左边条纹的直线部分的连线相切，则工件表面与条纹弯曲处对应的部分 凸起，且高度为l / 4．凸起，且高度为l / 2．凹陷，且深度为l / 2．凹陷，且深度为l / 4．,空气劈尖：,,,,,［C］,16,2、 两块平玻璃构成空气劈尖，左边为棱边，用单色平行 光垂直入射．若上面的平玻璃慢慢地向上平移，则干涉条纹 (A) 向棱边方向平移， 条纹间隔变小． (B) 向棱边方向平移， 条纹间隔变大． (C) 向棱边方向平移， 条纹间隔不变． (D) 向远离棱边的方向平移，条纹间隔不变． (E) 向远离棱边的方向平移，条纹间隔变小．,［C］,,,,17,干涉条纹的移动,18,6、15、20,19,三、牛顿环,20,,,,,,,,,,,,2、光程差公式,,1、牛顿环,由一块平板玻璃和一平凸透镜组成,我们只讨论单色平行光垂直照射,21,干涉条纹是一组以接触点o为中心的同心圆环。

3、干涉特点,—等厚干涉,k小的级次在内，k大的在外，条纹内疏外密,,,22,4、干涉明暗条纹的半径,以空气牛顿环为例,,,明纹,暗纹,已知光的波长和透镜的曲率半径下面推导条纹半径：,23,,,,,,,,,,R,,,暗环半径,明环半径,,,,,空气牛顿环,干涉明暗条纹的半径：,24,,,,,,,,,,R,,,,,,,牛顿环干涉,若平板玻璃和平凸透镜间充介质，折射率 n,结果如何？,空气牛顿环,25,(1)从反射光中观测，中心点是暗点还是亮点？,思考与讨论,,,亮点,暗点,26,半波损失的影响需具体问题具体分析.,(2) 从透射光中观测，中心点是暗点还是亮点？,27,5、牛顿环应用举例：,(1)如何测量透镜的曲率半径？,实验室：测光波长；测平凸透镜曲率半径 工业生产：检查透镜的质量暗纹公式,（2）如何检查透镜的光滑度？,思考,28,,1、 在图示三种透明材料构成的牛顿环装置中，用单色光垂直照射，在反射光中看到干涉条纹，则在接触点P处形成的圆斑为 全明．全暗． 右半部明，左半部暗． 右半部暗，左半部明．,［D］,右边：,左边：,图中数字为各处的折射率,,暗纹,,明纹,29,2、 把一平凸透镜放在平玻璃上，构成牛顿环装置．当平凸透镜慢慢地向下平移时，由反射光形成的牛顿环 (A) 向中心收缩，条纹间隔变小． (B) 向中心收缩，环心呈明暗交替变化． (C) 向外扩张，环心呈明暗交替变化． (D) 向外扩张，条纹间隔变大．,［C］,,,30,牛顿环,31,分振幅法干涉总结,一、共同点：薄膜干涉,二、不同点：薄膜形状不同,等倾干涉，等厚干涉,1、平行平面薄膜干涉,增反、增透作用,2、劈尖干涉,3、牛顿环,环心处是明还是暗？,4、干涉条纹怎样移动？,棱处是明还是暗？,32,作业,7、8、16,33,第五节 迈克尔逊干涉仪,34,它是利用分振幅法产生双光束以实现干涉。

通过调整该干涉仪，可以产生等厚干涉条纹，也可以产生等倾干涉条纹主要用于长度和折射率的测量获1907年诺贝尔物理学奖,35,二、迈克耳孙干涉仪实验装置,,单色光源,,迈克耳孙干涉仪：与薄膜干涉、劈尖干涉有何联系？,36,,,37,,,,38,,,,,,,,39,,反射镜,,反射镜,单色光源,,,迈克耳孙干涉仪：综合了薄膜干涉、劈尖干涉40,三、迈克耳逊干涉仪的应用举例,１）测量微小位移,在M1与M2垂直的情况下，沿光线方向移动M2条纹将向外扩张或向内收缩中心条纹扩张出或向收缩一条， M2 移动/2nn为光传播路径上介质的折射率若位移可知，则可以求得入射光的波长：,２）测量光的波长,所以位移,由薄膜干涉原理,41,作业9,42,第一部分 干涉总结,43,频率相同；,振动方向相同；,有恒定的相位差一、光的干涉的基本概念,2、干涉的明暗条纹条件,1、光的相干条件,减弱,加强,44,3、光程、光程差,,光走过的几何路程的长度与折射率的乘积,光程,光程差,采用光程的概念就是把光在介质中走过的路程折算成真空中的路程，便于比较不同介质中的相位差45,4、 产生相干光的方法,一分为二,合二为一,光程差不能太大,光强差不能太大,46,干涉加强、明纹中心位置,干涉减弱、暗纹中心位置,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,真空中,1、光程差公式,二、分波阵面法产生的干涉,47,2、杨氏干涉条纹的位置,明纹中心位置,暗纹中心位置,3、条纹间距：,4、条纹形状,为一组与狭缝平行,明暗相间的等距离的条纹；对称分布于中心o点两侧；中央是明条纹。

5、若上下缝各挡不同介质，则零级条纹将会移动48,1、光线垂直入射:,两反射光的光程差：,,,三、分振幅法产生的干涉,（一）、 薄膜干涉,49,2. 干涉加强、减弱条件,明条纹,暗条纹,明条纹,暗条纹,,,,,思考：这种薄膜表面的干涉有明暗相间的条纹吗？,k能取负值吗？,k是从零开始取值吗？,,,50,,,3、增透膜与增反膜,（1）增透膜：,设镀膜厚度为d，光程差满足：,,（2）增反膜：,会计算薄膜的最小厚度,51,（2）、干涉加强、减弱条件,,明条纹,暗条纹,思考：k是从零开始取值吗？,（二）、等厚干涉,1、劈尖干涉,（1）、光程差公式,k能取负值吗？,52,明纹条件：,同一条干涉条纹对应的膜厚度相同—等厚干涉,第k级明条纹处的膜厚为：,（3）、干涉特点：,以空气劈尖为例,问题2：棱边处是明纹还是暗纹？,问题1：干涉条纹的形状什么样的？,53,（4）、条纹改变对应的膜厚度变化：,第k级明条纹处的膜厚为：,条纹改变一级，膜厚度改变?,空气劈尖：,介质劈尖：,（5）、条纹间距：,,,（6）、应用举例,54,,,1）测量细丝直径（头发丝直径）,,取x条暗纹并测出其长度,,,为暗条纹间距数,55,2）检验光学元件表面的平整度,,56,干涉条纹是一组以接触点o为中心的同心圆环。

2、牛顿环,—等厚干涉,k小的级次在内，k大的在外，条纹内疏外密,57,,,,,,,,,,R,,,,,,,（1）、干涉明暗条纹的半径,若平板玻璃和平凸透镜间充介质，折射率 n,结果如何？,空气牛顿环,58,(2)从反射光中观测，中心点是暗点还是亮点？,,,亮点,暗点,59,(3)、牛顿环应用举例：,(1)如何测量透镜的曲率半径？,实验室：测光波长；测平凸透镜曲率半径 工业生产：检查透镜的质量暗纹公式,（2）如何检查透镜的光滑度？,思考,。