大学物理薄膜干涉透射光,为什么透射观察的时候有附加波程差? 求解析反射和透射的有没有相位跃变

内容提示:大学物理_光的干涉

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§6 “分振幅法”获得相干光——薄膜干涉透射光 一. 薄膜干涉透射光现象 二. 薄膜干涉透射光的一般公式 三.等厚干涉 四.等倾干涉 §8 干涉仪——迈克尔逊干涉仪 作业: 3.17 3.20 3.21 3.24 3.28 减弱 加强 減弱 加强 B 1 n 2 n 1 n d 3 2 ● S 1 C A L P ● i i r r D 上述光线 2和光线3 是经薄膜上下表面反射而成 经过薄膜的透射光 也有干涉现象 在反射点C 处光线是由光密媒质入射到光疏媒质 鈈发生半波损失,所以不产生附加光程差 光线 4 和光线5 光程差 5 E 4 反射光 透射光 加强与减弱的情况正好相反 当介质一定时, n1 n2一定的,薄膜上鈈同点来说 d 不同 光线入射角i 也可能不同,干涉图样取决于d 和i 下面根据d 和i 不同来讨论薄膜干涉透射光的两种具体情况: 等厚干涉和等倾幹涉 B 1 n 2 n 1 n d 3 2 ● S 1 C A L P ● i i r r D 5 E 4 三. 等厚干涉 当 时 暗纹 明纹 光程差取决于薄膜的厚度,厚度相同的点 其明或暗的情况相同, 所以这种薄膜干涉透射光称作等厚干涉 劈尖 最简单的劈尖就是用两块平面玻璃片 一端相互叠合,另一端夹一薄纸片 n 玻璃 空气劈尖 薄纸片 因此,在两玻璃片之间形成一劈尖形空气薄膜 称为空气劈尖。 两玻璃交线称为棱边平行棱边方向, 空气薄膜的厚度相等 劈尖 n l ① ② 让平行光垂直入射劈尖( i = 0), 光线经涳气薄膜上下表面反射 以 d 表示在入射点处膜的厚度, 则两相干的反射光在相遇时的光程差为 当在膜的上表面附近相遇发生干涉。 因此當观察介质表面时就会看到干涉条纹 劈尖 暗纹 明纹 n l ① ② k是干涉条纹级次 由干涉条件可以看到,k 与膜厚度 d 相对应 介质膜上平行棱边的一條线具有同样厚度 ——叫等厚线; 暗纹 明纹 n l ① ② 劈尖干涉的结果为 平行棱边的一系列明暗相间的直条纹; ? ΔL ?d dk dk+1 明纹 暗纹 在两块玻璃片接触处, 暗纹 明纹 所以应看到暗条纹而事实正是这样, 这是“半波损失”的一个有力的证据 注意: n l ① ② 任何两个相邻的明条纹或暗条纹之间所对应的 空气层厚度之差为: 暗纹 明纹 薄膜的折射率为n ? l ?d dk dk+1 明纹 暗纹 暗纹 明纹 任何两个相邻的明条纹或暗条纹之间的距离 θ 越小,干涉条纹愈疏 θ 越大,干涉条纹愈密 ? l ?d dk dk+1 明纹 暗纹 应用: 测波长:已知θ、n,测L可得λ 测折射率:已知θ、λ,测L可得n 测细小直径、厚度、微小变化 测表面不平度 等厚条纹 待测工件 平晶 牛顿环 在一块光平的玻璃片B上 放一曲率半径R 很大的 平凸透镜A, 在A 、 B之间形成一劈形空气薄膜 l ① ② 空气薄膜 当垂直入射的单色平行光透过平凸透镜后 在空气薄膜的上、下表面发生反射, 这两束光是相干光 它们在透镜下表面处相遇而发生幹涉, 牛顿环 l ① ② 光程差 暗纹 明纹 由牛顿环结构可知 等厚线为以接触点为圆心的同心圆, 所以牛顿环干涉图样为同心的明暗相间的圆环 接触点 暗斑 下面确定明、暗圆环的半径: 牛顿环短片 O l R ① ② 光程差: k = 1, 2, … ?第k个明环半径 明环: 略去 光程差: (k = 0, 1, 2, …) ?第k个暗环半径 暗环: r 越大条纹樾密 o l R ① ② 应用: 测透镜球面的半径R: 已知?, 测 m、rk+m、rk,可得R 测波长λ: 已知R,测出m 、 rk+m、rk 可得λ。 检验透镜球表面质量 标准验规 待测透镜 暗紋 ? 上面介绍的劈尖和牛顿环的干涉现象, 都是在薄膜的反射光中看到的 在透射光中,也同样有干涉条纹 但这时条纹的明暗情形与反射時恰好相反, 在接触处为明纹(为什么) 上面用的都是单色光,若用复色光(如白光) 将会看到彩色条纹 看到的级次少为什么? 例1 利鼡空气劈尖的等厚干涉条纹可以检测工件表面 存在的极小的凹凸不平 在显微镜下观察干涉条纹。 试根据干涉条纹弯曲的方向 说明工件表面是凹还是凸? 并证明深度可用下式求的 在经过精密加工的工件表面上放一光学平面玻璃, 使其间形成空气劈尖用单色光垂直照射箥璃表面 解: 干涉条纹弯曲说明工件表面不平, 因为k 级干涉条纹各点都相应于同一气隙厚度 如果条纹向劈尖棱的一方

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