第18章光的干涉

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,18,章 光的干涉,18.2,薄膜干涉,18.3,迈克尔逊干涉仪,18.1,分波前干涉,18.4,光波的空间相干性和时间相干性,18.1,分波前干涉,1.,光波叠加原理,遵从波的独立传播原理,多列波交叠区有,:,光波服从叠加原理,2.,光的干涉,一,.,分波前干涉 光的相干性,P,相干波,频率相同,振动方向相同,有恒定相位差,相位差,合振幅,光的强度或明暗在空间形成非均匀的稳定分布,-,光的干涉,1,2,E,0,E,10,E,20,加强,减弱,(k =0 1 2),加强和减弱的条件,:,相位差,:,加强,减弱,(k =0 1 2),光程差,:,相长干涉（明）,(,k,=0,1,2,3),相消干涉（暗）,(,k,=0,1,2,3),讨论,I,o,2,-2,4,-4,4,I,1,衬比度差,(,V,n,1,两相干反射光的光程差,亮纹,暗纹,两相干透射光的光程差,亮纹,暗纹,垂直入射，,i=0,则反射时,则透射时,2.,劈尖干涉,夹角很小的两个平面所构成的薄膜,d,n,n,n,A,反射光,2,反射光,1,单色平行光,(,设,n,n,),S,1,2,1,、,2,两束反射光来自同一束入射光，它们可以产生干涉。,d,n,n,n,A,反射光,2,反射光,1,入射光,(,单色平行光垂直入射,),(,设,n,n,),A:1,、,2,的光程差,实际应用中,大都是平行光,垂直入射,到劈尖上。,考虑到劈尖,夹角极小,反射光,1,、,2,在膜面的光程差可,简化为,图示情况计算。,亮纹,暗纹,讨论：,1,）,2,）,3,）,d,相,同的条纹在同一级上，称为,等厚干涉,d=0,的棱边处，是暗纹，这是半波损失一例证。,任意相邻明（暗）纹间距为,L,劈尖干涉,3.,牛顿环,暗环,平晶,d,r,R,平凸透镜,o,.,S,分束镜,M,显微镜,o,牛顿环,装置简图,平凸透镜,平晶,(2),牛顿环,1),干涉图样：内疏外密中心为暗点的圆环。,2,）明纹、暗纹条件：,亮纹,暗纹,牛顿环,3,）明（暗）环的半径：,明环半径,暗环半径,明环半径,暗环半径,介质中,等厚条纹的应用,1,）,劈尖的应用,测波长：,已知,、,n,，,测,l,可得,测折射率：,已知,、,，,测,l,可得,n,测细小直径、厚度、微小变化,d,待测块规,标准块规,平晶,测表面不平度,等厚条纹,待测工件,平晶,2,）,牛顿环的应用,测透镜球面的半径,R,：,已知,测,m,、,r,k+m,、,r,k,，,可,得,R,。,测波长,：,已知,R,，,测出,m,、,r,k+m,、,r,k,，,可,得,。,检验透镜球表面质量,标准验规,待测透镜,暗纹,薄膜干涉,光线,1,光线,2,光程差：,1),增透膜,对某一特定波长,，反射干涉相消，透过相长。,2),高反膜,对某一特定波长使反射率大大加强，透射率相应减少。,4,增透膜、多层膜,3),干涉滤光层,多层膜可使从白光中获得特定波长范围的光。,5.,等倾条纹,L,f,P,o,r,环,B,d,n,n,n n,i,r,A,C,D,2,1,S,i,i,i,光束,1,、,2,的光程差：,得,或,明纹,暗纹,倾角,i,相同的光线对应同一条干涉条纹,等倾条纹。,形状,:,条纹特点,:,一系列同心圆环,r,环,=,f,tan,i,条纹间隔分布,:,内疏外密,条纹级次分布,:,d,一定时,，,波长对条纹的影响,:,膜厚变化时,条纹的移动：,等倾干涉条纹,2,面光源照明时，干涉条纹的分析,i,P,i,f,o,r,环,e,n,n,n n,面光源,只要入射角,i,相同，都将汇聚在同一个干涉环上（非相干叠加）,18.3,迈克尔逊干涉仪,一,.,仪器结构、光路,二,.,工作原理,光束,2,和,1,发生干涉,若,M,1,、,M,2,平行,等倾条纹,若,M,1,、,M,2,有小夹角,等厚条纹,十字叉丝,等厚条纹,若,M,1,平移,d,时，干涉条移过,N,条，则有,：,三,.,应用：,微小位移测量,测折射率,M,1,2,2,1,1,S,半透半反膜,M,2,M,1,G,1,G,2,E,平面镜,M,1,平移的距离为,