光学3-牛顿环,麦克尔逊干涉仪,光的衍射,惠-菲原理
迈克尔逊干涉仪实验原理
迈克尔逊干涉仪实验原理迈克尔逊干涉仪是一种利用干涉现象测量光波长、折射率、透明薄膜厚度和其他光学参数的仪器。
它由美国物理学家迈克尔逊于1881年发明，被广泛应用于精密测量和科学研究领域。
迈克尔逊干涉仪的实验原理基于干涉现象，通过光的干涉来实现精确的测量，下面我们来详细了解一下迈克尔逊干涉仪的实验原理。
首先，迈克尔逊干涉仪由光源、分束镜、反射镜、反射镜、透明样品和接收屏幕组成。
当光源发出的平行光束通过分束镜后，会被分成两束光线，一束直接射向反射镜，另一束射向透明样品。
透明样品可以是待测的物体，也可以是用来测量光波长的标准样品。
两束光线分别被反射镜反射后再次汇聚在接收屏幕上，形成干涉条纹。
其次，根据迈克尔逊干涉仪的实验原理，干涉条纹的位置与光程差有关。
光程差是指两束光线在传播过程中所经历的光程差异。
当两束光线相遇时，如果它们的光程差是波长的整数倍，就会产生明显的干涉条纹。
通过测量干涉条纹的位置，可以推导出光波长、透明样品的折射率和厚度等参数。
再次，迈克尔逊干涉仪的实验原理还可以用来测量光源的稳定性和光学元件的质量。
通过观察干涉条纹的变化，可以判断光源的频率稳定性和光学元件的表面平整度。
这对于精密测量和光学研究具有重要意义。
最后，迈克尔逊干涉仪的实验原理在科学研究和工程应用中发挥着重要作用。
它不仅可以用来测量光学参数，还可以用来研究光的波动性质和光学材料的特性。
在现代科学技术领域，迈克尔逊干涉仪被广泛应用于光学仪器的校准、精密测量和光学元件的质量检测。
总之，迈克尔逊干涉仪的实验原理基于光的干涉现象，通过测量干涉条纹的位置来实现精确的光学参数测量。
它在科学研究和工程应用中具有重要作用，为光学领域的发展做出了重要贡献。
希望本文对迈克尔逊干涉仪的实验原理有所帮助，谢谢阅读！。
波动光学第3讲——迈克尔逊干涉仪、光源的相干性、光的衍射、单缝夫琅禾费衍射
二、惠更斯--菲涅耳原理
菲涅耳原理----波传播到某一点的光强为 各个子波在观察点的干涉叠加。 菲涅耳指出，对于 t 时刻波阵面上给定面 元dS，它在P点的振幅由下式决定 ˆ n dA(p) r a(Q ) K ( ) dS · dA( p ) dS P Q r
●
★
K( ):方向因子
dN . 2
6
二、光源的相干性
能级跃迁辐射
1、光源的时间相干性 设光源中原子每次发光的持续 时间为 0 , (相干时间)，则每一列 波在真空中的长度(相干长度)为：
L0 c 0
来自同一光源经不同路径相遇的光 , 只有其光程 差 L0 时才能相干，即发生干涉的区域必须满足 L0 . L0 决定于 0 ,故称为光源的时间相干性 .
从中央往外各次极大的光强依次为 0.0472I0 ，
0.0165I0， 0.0083I0 … 1 I / I0 相对光强曲线 0.017 0.047
2
I次极大 << I主极大
a
a
0
0.047 0.017
a 2 a
sin
28
sin
单缝衍射图样
29
讨论
◆明纹暗纹位置
x ftg f sin ，角很小
迈克耳孙主要从事光学和光谱学方面的研究，他以毕生精力 从事光速的精密测量，在他的有生之年，一直是光速测定的国际 中心人物。他发明了一种用以测定微小长度、折射率和光波波长 的干涉仪（迈克耳孙干涉仪），在研究光谱线方面起着重要的作 用。1887年他与美国物理学家E.W.莫雷合作，进行了著名的迈克 耳孙-莫雷实验，这是一个最重大的否定性实验，它动摇了经典物 理学的基础。他研制出高分辨率的光谱学仪器，经改进的衍射光 栅和测距仪。迈克耳孙首倡用光波波长作为长度基准，提出在天 文学中利用干涉效应的可能性，并且用自己设计的星体干涉仪测 量了恒星参宿四的直径。
牛顿环实验探索光的干涉与衍射现象
牛顿环实验探索光的干涉与衍射现象牛顿环实验是一种经典的光学实验，旨在探索光的干涉与衍射现象。
它由英国科学家牛顿于17世纪末首次提出，并通过实验证实。
该实验通过观察光通过光学器件时产生的干涉和衍射现象，深化了人们对光学性质的理解。
牛顿环实验基于薄透镜和光源之间的干板条纹干涉现象。
在实验中，光源照射到一个凹透镜上，透镜的一侧放置一片平坦的玻璃片。
当两者接触并在透镜表面形成接触环时，就会观察到牛顿环。
牛顿环具有明暗相间的环状带，其形成是由于光在透镜和平坦玻璃之间反射和折射的干涉效应。
具体而言，透镜表面和玻璃之间的空气膜会引起入射光的相位差。
根据干涉理论，当两束光的相位差为波长的整数倍时，它们会叠加产生干涉增强；而当相位差为波长的半整数倍时，它们会叠加产生干涉减弱。
也就是说，当光线从透镜到平坦玻璃表面时，由于折射，光波会发生相位差。
这个相位差决定了不同位置的光波干涉强度。
当光波在接触环中行进一圈时，相位差会增加或减小一个波长，从而形成明暗相间的环形带状图案。
这就是牛顿环的形成原理。
通过观察牛顿环的大小和形状，可以推断出透镜表面上的空气膜的厚度。
具体的计算方法是利用牛顿环的半径和透镜半径之间的关系，将半径值代入相关方程进行计算。
这种方法被广泛应用于材料的薄膜测厚和透镜校准等实际应用中。
除了干涉现象，牛顿环实验还可以产生出衍射效应。
干涉和衍射在光学中是密切相关的概念。
干涉是光波互相干涉的结果，而衍射是光波通过障碍物或边缘时产生的弯曲现象。
牛顿环实验可以同时观察到干涉和衍射现象，这使得它成为研究光学现象的重要工具。
通过牛顿环实验，人们深入了解了光的干涉和衍射现象，探索了光学的本质和行为。
这对于发展光学科学和应用具有重要意义。
牛顿环实验的原理也被应用于其他实验和技术中，例如干涉仪、干涉测量和光学薄膜等。
在现代光学研究中，牛顿环实验仍然是一个重要的工具和实验方法。
结语：牛顿环实验是一个经典的光学实验，通过观察光通过凹透镜和平坦玻璃之间产生的干涉和衍射现象，来研究光的性质和行为。
牛顿环迈克尔逊干涉仪
定义
迈克尔逊干涉仪是一种利用分束镜将一束光分为两束光，再 通过反射镜反射回来，使两束光在空间上叠加，形成干涉现 象的实验装置。
原理
基于光的波动性原理，当两束光波在空间上叠加时，会产生 干涉现象，形成明暗相间的干涉条纹。
结构与组成
01
02
03
分束镜
将一束光分为两束光，一 束透射、一束反射。
反射镜
将透射光和反射光反射回 来。
在光学研究中的应用
光学元件检测
利用牛顿环迈克尔逊干涉仪可以检测光 学元件的表面质量、形状、折射率等参 数，对于提高光学元件的制造精度和性 能具有重要作用。
Hale Waihona Puke VS光学系统调试在光学系统的调试过程中，可以利用牛顿 环迈克尔逊干涉仪测量光学元件的位置、 角度和焦距等参数，以确保系统的成像质 量和稳定性。
在其他领域的应用
应用前景与拓展
量子光学实验
利用牛顿环迈克尔逊干涉仪作为 关键组件，开展量子光学实验和 量子信息处理研究，推动量子科
技的进步。
精密测量
在物理、化学、生物医学等领域， 牛顿环迈克尔逊干涉仪可用于精密 测量和传感，如气体成分分析、生 物分子检测等。
光学通信与网络
在高速光通信和光网络中，牛顿环 迈克尔逊干涉仪可用于实现高速调 制、信号处理和光信号路由等功能。
环境监测
利用牛顿环迈克尔逊干涉仪可以测量空气中 的颗粒物、气体成分等参数，对于环境监测 和保护具有重要意义。
医学诊断
在医学领域，可以利用牛顿环迈克尔逊干涉 仪测量生物组织的折射率、厚度等参数，对 于医学诊断和治疗具有重要价值。
06
牛顿环迈克尔逊干涉仪 的发展趋势与展望
技术发展与创新
光的干涉与衍射了解光的波动性和光学仪器的原理
光的干涉与衍射了解光的波动性和光学仪器的原理在文章中，我将以"光的干涉与衍射了解光的波动性和光学仪器的原理"为题，通过分节论述的方式，探讨光的波动性和光学仪器的原理。
光的干涉与衍射了解光的波动性和光学仪器的原理光学是研究光的传播、干涉、衍射、偏振等现象的一门科学。
其中，光的干涉与衍射是研究光的波动性质的重要现象。
通过对光的干涉与衍射的研究，我们可以深入了解光的波动性质，并且应用于光学仪器中，实现一系列的应用。
一、光的干涉光的干涉是指两个或多个光波相遇产生的干涉现象。
干涉可以分为两种类型：构造干涉和退相干干涉。
1. 构造干涉构造干涉是指两个或多个光波相遇，使得波的相位发生变化，从而在某一区域形成明暗交替的干涉条纹。
常见的构造干涉现象有杨氏双缝实验和薄膜干涉。
杨氏双缝实验是一个经典的构造干涉实验。
当一束单色光通过两个相距较近的小孔时，会在背后的屏幕上形成一系列明暗相间的干涉条纹。
该实验证明了光的波动性，且从干涉条纹的样式可以得出关于光的波长和相位差的信息。
2. 退相干干涉退相干干涉是指两个或多个光波相遇，由于波的相位随机，使得干涉现象无法观察到明显的干涉条纹。
退相干干涉实际上是光的干涉明暗对比逐渐减弱至无法观察到的现象。
二、光的衍射光的衍射是指光波遇到障碍物或通过狭缝后发生的波的传播现象。
通过衍射现象，我们可以验证光的波动性，并且广泛应用于显微技术、天文学等领域。
1. 菲涅尔衍射菲涅尔衍射是指光波遇到障碍物边缘发生的衍射现象。
当光波通过一个障碍物，经过衍射后，在背后的屏幕上会出现一系列的明暗交替的衍射条纹。
菲涅尔衍射实现了光的波动性与衍射现象的定量研究。
2. 单缝衍射单缝衍射是指光波通过一个极窄狭缝发生的衍射现象。
经过狭缝后的光波会呈现圆弧形状，从而在狭缝后的屏幕上形成一系列明暗交替的衍射条纹。
单缝衍射是研究光的波动性质的重要实验之一。
三、光学仪器的原理光的干涉与衍射不仅是研究光的波动性的基础，也应用于光学仪器中，实现一系列的测量和分析。
光学干涉与衍射原理
光学干涉与衍射原理光学干涉与衍射是光学领域中重要的现象和原理，它们揭示了光波在传播过程中的特殊性质和规律。
干涉和衍射现象广泛应用于光学仪器、光学工程和科学研究中，对于理解光的波动性质和光学器件的设计具有重要意义。
本文将介绍光学干涉与衍射的基本原理及其在实际应用中的重要性。
一、光学干涉原理光学干涉是指两个或多个光波相遇时产生的明暗条纹现象。
干涉现象的产生是由于光波的叠加效应，当两束光波相遇时，它们的相位差会导致光强的叠加产生干涉条纹。
光学干涉可以分为两种类型：相干光的干涉和非相干光的干涉。
1. 相干光的干涉相干光的干涉是指两束光波具有相同频率、相同偏振方向和固定的相位关系。
在相干光的干涉中，光波的相位差是固定的，因此可以观察到清晰的干涉条纹。
著名的双缝干涉实验就是相干光的干涉现象，通过双缝干涉实验可以测量光的波长和研究光的干涉规律。
2. 非相干光的干涉非相干光的干涉是指两束光波的相位关系是随机的，没有固定的相位差。
在非相干光的干涉中，光波的相位差是随机变化的，因此干涉条纹会随时间而变化。
非相干光的干涉现象常见于自然光的干涉、多色光的干涉等情况。
二、光学衍射原理光学衍射是指光波通过物体边缘或孔径时发生的偏折和扩散现象。
衍射现象是光波传播过程中波的衍射和干涉效应的综合体现。
衍射现象的产生是由于光波在通过物体边缘或孔径时发生了波的衍射，使得光波在空间中形成特殊的衍射图样。
1. 菲涅尔衍射菲涅尔衍射是一种光波通过孔径或物体边缘时产生的衍射现象。
在菲涅尔衍射中，光波的传播路径和相位差会导致光波的干涉和衍射，形成复杂的衍射图样。
菲涅尔衍射广泛应用于光学显微镜、光栅衍射和光学成像等领域。
2. 艾里衍射艾里衍射是一种光波通过光栅或周期性结构时产生的衍射现象。
在艾里衍射中，光波与光栅的周期性结构相互作用，形成特定的衍射图样。
艾里衍射在光学信息处理、光学通信和光学传感等领域具有重要应用价值。
三、光学干涉与衍射的应用光学干涉与衍射在科学研究和工程应用中具有广泛的应用价值，主要体现在以下几个方面：1. 光学测量光学干涉和衍射技术在光学测量领域中得到广泛应用，如干涉测量、衍射测量、干涉仪器等。
牛顿环实验的原理与基本概念解析
牛顿环实验的原理与基本概念解析牛顿环实验，也称为牛顿环干涉实验，是一种常用的光学实验，常用于测量薄透镜的曲率半径、透镜的厚度、液体的折射率等。
一、实验原理牛顿环实验基于干涉现象来实现测量和分析，它的基本原理可以简要概括为：当平行光垂直照射在透明物体（如光学薄透镜）和其上方的玻璃板上时，会产生干涉现象，形成一系列同心圆环，即牛顿环。
牛顿环的产生来源于光在介质之间的反射和折射。
二、实验装置牛顿环实验的装置主要包括以下几个部分：透镜、光源、玻璃板、观察装置等。
1. 透镜：透镜是牛顿环实验中最重要的元件之一，可以是凸透镜或凹透镜。
透镜的作用是使入射光线尽可能平行地垂直照射在透明物体（如透镜）和玻璃板上。
2. 光源：光源可选用白炽灯、汞灯等。
光源应尽可能稳定，以保证实验结果的准确性。
3. 玻璃板：玻璃板是透明物体的支撑平台，用于支撑透镜。
4. 观察装置：观察装置可选用显微镜来观察牛顿环的形成和变化，也可以使用放大镜等器材。
5. 其他辅助装置：如支撑杆、调节螺钉等，用于固定透镜和调节观察位置。
三、实验步骤1. 将玻璃板平放在光源的上方。
2. 在玻璃板上放置透镜，调整透镜的位置，使其与玻璃板接触并使光线平行照射。
3. 使用观察装置观察玻璃板透光部分的状况，可以看到一系列同心圆环。
4. 调节观察装置的位置，观察牛顿环的颜色和大小变化。
5. 根据牛顿环的颜色和大小变化，进行测量、计算和分析。
四、实验结果分析1. 牛顿环的颜色：牛顿环的颜色会随着光源的颜色和观察位置的改变而发生变化，可以通过颜色的变化来分析透镜的性质。
2. 牛顿环的大小：牛顿环的大小与透镜的曲率半径和透镜的厚度有关，可以通过测量牛顿环的半径和计算公式来分析透镜的性质。
3. 光学薄透镜测量：利用牛顿环实验可以测量光学薄透镜的曲率半径及厚度，进而求得透镜的折射率。
4. 牛顿环与波长的关系：牛顿环的半径与入射光波长的平方根成正比，可以利用牛顿环实验测量光的波长。
什么是光的干涉仪和迈克尔逊干涉仪
什么是光的干涉仪和迈克尔逊干涉仪？光的干涉是指两束或多束光波相互叠加产生干涉图样的现象。
干涉仪是一种利用光的干涉原理来测量光波的相位差、波长和折射率等参数的光学仪器。
迈克尔逊干涉仪是一种常见的干涉仪，下面我将详细介绍光的干涉仪和迈克尔逊干涉仪的原理和应用。
1. 光的干涉仪的原理：光的干涉仪基于光的干涉现象，通过将光波分为两束或多束，然后使它们相互叠加，形成干涉图样。
干涉图样的特点取决于光波的相位差、波长和光学路径等参数。
常见的光的干涉仪包括：迈克尔逊干涉仪、傅立叶变换干涉仪、薄膜干涉仪等。
它们的原理基于光波的干涉原理和特定的光学元件或结构。
2. 迈克尔逊干涉仪的原理：迈克尔逊干涉仪是一种基于半反射镜和反射镜的光学干涉仪。
它由一个光源、一个半反射镜、两个反射镜和一个干涉图样接收器组成。
迈克尔逊干涉仪的原理是通过将光波分为两束，一束直接反射，另一束经过半反射镜反射后再反射。
这两束光波在干涉图样接收器处相互叠加，形成干涉图样。
通过调整反射镜的位置或角度，可以改变两束光波之间的相位差，从而改变干涉图样的形状和位置。
通过分析干涉图样的变化，可以测量光波的相位差、波长和折射率等参数。
3. 光的干涉仪和迈克尔逊干涉仪的应用：-光的干涉仪广泛应用于光学测量和精密测量中。
例如，通过测量干涉图样的移动或形变，可以测量物体的长度、形状和表面的粗糙度等参数。
-迈克尔逊干涉仪在干涉测量中具有重要的应用。
例如，在激光干涉测量中，迈克尔逊干涉仪可以用于测量物体的位移、形变和振动等参数。
-光的干涉仪还被广泛应用于光学显微镜、激光干涉成像、光纤传感和干涉光谱等领域。
通过利用干涉仪的原理，可以实现高分辨率、高灵敏度和高精度的光学测量和成像。
总之，光的干涉仪是利用光的干涉原理来测量光波的相位差、波长和折射率等参数的光学仪器。
迈克尔逊干涉仪是一种常见的干涉仪，通过半反射镜和反射镜来实现光波的分割和干涉。
深入了解光的干涉仪和迈克尔逊干涉仪的原理和应用，有助于优化光学测量和成像技术，推动光学技术的研究和应用。
迈克尔逊干涉仪原理
迈克尔逊干涉仪原理迈克尔逊干涉仪是一种利用光的干涉现象来测量光波长、长度和折射率的精密仪器。
它由美国物理学家阿尔伯特·亨利·迈克尔逊于1881年发明，是一种基于干涉现象的光学仪器。
迈克尔逊干涉仪的原理基于光的干涉现象。
当两束光波相遇时，它们会相互叠加，形成干涉条纹。
这种干涉现象可以被用来测量光的波长、长度和折射率。
迈克尔逊干涉仪利用光的干涉现象来测量光的性质，是一种非常精密的光学仪器。
迈克尔逊干涉仪由一束光源、半透镜、反射镜、分束镜和接收屏等部件组成。
当光线通过分束镜后，被分为两束光线，分别经过不同的光程后再次汇聚在接收屏上。
由于光程的差异，两束光线在接收屏上会形成干涉条纹。
通过测量干涉条纹的间距和数量，可以计算出光的波长、长度和折射率等参数。
迈克尔逊干涉仪的原理可以用来测量光的波长。
当光的波长发生变化时，干涉条纹的间距也会发生变化。
通过测量干涉条纹的间距，可以计算出光的波长。
这种方法可以用来测量不同波长的光线，从而得到光的波长分布情况。
除了测量光的波长外，迈克尔逊干涉仪还可以用来测量光的长度。
通过改变光程差，可以测量出光的长度。
这种方法可以用来测量非常小的长度，如纳米级别的长度，因此在纳米技术领域有着广泛的应用。
此外，迈克尔逊干涉仪还可以用来测量光的折射率。
当光线通过不同介质时，其折射率会发生变化。
通过测量光的干涉条纹，可以计算出光在不同介质中的折射率。
这种方法可以用来研究不同介质的光学性质，对于材料科学和光学研究具有重要意义。
总之，迈克尔逊干涉仪是一种利用光的干涉现象来测量光波长、长度和折射率的精密仪器。
它利用光的干涉现象来测量光的性质，是一种非常精密的光学仪器。
通过测量光的干涉条纹，可以计算出光的波长、长度和折射率等参数，对于光学研究和材料科学具有重要意义。
迈克尔逊干涉仪的原理和应用为光学领域的研究和实验提供了重要的工具和方法。
光的衍射与干涉现象
光的衍射与干涉现象光的衍射和干涉是光学中的两个重要现象，它们展示了光波的波动性质和波动光学的基本原理。
本文将对光的衍射和干涉进行详细介绍，并探讨其应用和相关实验。
一、光的衍射光的衍射是指光通过孔径较小或者与波长相当的物体时，光的传播方向发生改变并产生弯曲的现象。
衍射的经典理论可以用菲涅尔衍射和菲涅尔-基奥的衍射原理来解释。
1. 菲涅尔衍射菲涅尔衍射的基本原理是当光经过孔径为a的孔隙时，在屏幕的远处形成一个衍射图样。
根据菲涅尔衍射的计算公式，可以得出衍射角度与孔径大小和光波长有关的关系。
当a较小时，衍射角度较大，出现明显的衍射现象。
典型的衍射实验包括单缝和双缝衍射。
2. 菲涅尔-基奥衍射原理菲涅尔-基奥衍射原理是一种数值计算方法，可以用于计算光通过复杂孔径和透射光学系统时的衍射效果。
该原理基于赫兹的衍射积分理论，通过将复杂的衍射问题转化为多个小孔径的衍射问题来进行计算。
二、光的干涉光的干涉是指两个或多个光波相遇时，由于波的叠加产生明暗的干涉条纹。
光的干涉可以分为相干干涉和非相干干涉两种形式。
1. 相干干涉相干干涉是指两个光波的波长相同、相位差稳定并存在固定的相位关系的干涉现象。
著名的相干干涉实验是杨氏双缝干涉实验，它证实了光的波动性，并揭示了波动光学的基本原理。
2. 非相干干涉非相干干涉是指两个光波的相位差是随机的，无固定的相位关系的干涉现象。
最常见的非相干干涉实验是牛顿环实验，它通过透明薄片和反射光产生圆形干涉条纹，验证了干涉现象与光的相干性无关。
三、光的衍射与干涉的应用光的衍射和干涉在许多领域都有重要应用。
1. 衍射光栅光栅是一种使用衍射效应来分析光谱和测量波长的光学器件。
它的构造基于光的衍射原理，通过具有周期性的孔隙结构来分散光波并产生干涉条纹，从而实现光谱分析和波长测量。
2. 干涉仪器干涉仪是一类基于光的干涉现象设计的仪器，可用于测量光的波长、厚度或者折射率等物理参数。
常见的干涉仪有迈克尔逊干涉仪、弗吉尼亚干涉仪、马赫-曾德尔干涉仪等。
光学光的衍射和干涉
光学光的衍射和干涉光学：光的衍射和干涉在光学领域，光的衍射和干涉是重要的研究内容，它们展示了光的波动性质以及干涉现象的产生和应用。
光的衍射和干涉不仅在科学研究中有着广泛的应用，还在光学仪器设计和技术发展中发挥着重要作用。
本文将分析光的衍射和干涉的基本原理以及其在日常生活和科学研究中的应用。
一、光的衍射光的衍射是指光线通过一个较小孔隙或在物体边缘形成的小孔隙时，发生与直线传播不同的现象。
光线通过小孔隙后不再是直线传播，而是发生弯曲并产生一系列明暗相间的圆环或条纹。
这种现象可以通过菲涅尔衍射公式来描述。
菲涅尔衍射公式是描述光通过小孔隙时的干涉效应的数学表达式。
根据该公式，当光通过孔径较小的障碍物时，形成的衍射图样由中央明亮的主极大区域和周围一系列暗纹和明纹组成。
这一现象是由光的波动性质决定的，表明光是一种波动性质的电磁辐射。
光的衍射在光学研究中有着广泛应用。
例如，光的衍射可以用于显微镜和望远镜等光仪器的设计中，以增强光学成像的分辨率。
此外，在天文学领域，光的衍射还被用于测量星星的角直径和确定星体的位置等重要观测任务中。
光的衍射还被应用于红外线光谱学和生物医学成像等其他领域。
二、光的干涉光的干涉是指两束或多束光线相遇形成的明暗条纹的现象。
当光线从不同方向或不同路径到达一个点时，会出现互相增强或互相抵消的干涉效应，形成明暗相间的干涉纹。
光的干涉在两种典型情况下可以发生：干涉薄膜和杨氏干涉。
干涉薄膜是指薄膜表面反射的两束光线相遇形成的干涉现象。
当光线从介质中斜入射到薄膜表面上时，部分光线被反射，部分光线被透射，形成两束相干光线。
这两束光线再次相遇时，会发生干涉现象。
根据薄膜的厚度和光的波长，干涉纹的亮暗变化可以被用来分析薄膜的厚度和光的性质。
杨氏干涉是由两束光线的干涉引起的现象，其中一束光线通过一个狭缝，而另一束光线是绕过狭缝的。
当这两束光线再次相遇时，会形成干涉条纹。
杨氏干涉现象被广泛应用于科学研究和实验中，例如用于测量光的波长、质量和测量材料的折射率。
物理光学 牛顿环和迈克尔逊干涉仪
两表面反射时均存在半波损
F
失，故无额外程差(银膜处两
光束都有半波损失)，所以，
光程差为：
2d0 cos i
其中, i为入射到薄膜上的入射角
(3)、干涉公式：
j
2d0
cos
i
2
j
1
2
亮条纹 暗条纹
j 0,1, 2,3, 4,
(4)、条纹特征：
㈠、当M1、M2严格垂直时，形成的空气薄膜厚度 均匀，产生等倾干涉条纹（可用扩展光源，非准直
牛顿环装置
用牛顿环测量透镜曲率
设第N个暗环（不算中心暗斑）的半径为r,
r2 R2 (R h)2 2 R h h2
由于 h « R
因此 h r 2 2R
第N个暗环满足的光程差条件：
2h
2
N
1 2
得到：h N
2
透镜曲率半径
R r2
N
或者，R
=
r2 N +k
-
rN2
k
牛顿环装置
牛顿环干涉图样是以接触点为圆心的一组明、暗相间
' 2nt t 2t(n 1)
当条纹移过一条时，对应光程差的变化为一个波长， 当观察到107.2 条移过时，光程差的改变量满足：
2t(n 1) 107.2
n 107.2 1 1.000293
2t
迈克耳孙干涉仪的两臂中便于插放待测样品，由条 纹的变化测量有关参数，精度高。
homework
照明）；
① 明暗相间、内疏外
密的同心圆环，干涉 级内高外低；
② 调节M1,使d0改变时，整 个条纹发生 移动。当d0每改 变λ/2，在条纹中心处 j 将增
加或减少1，即：在中心处将
光的干涉与牛顿环实验
光的干涉与牛顿环实验光的干涉与牛顿环实验是光学领域的重要实验，通过这些实验我们可以深入了解光的特性与行为。
本文将介绍光的干涉和牛顿环实验的原理、实验装置以及实验结果的分析。
一、光的干涉原理与实验装置光的干涉是指两束或多束光波在空间中叠加产生干涉现象的现象。
它是基于光的波动性质的结果，反映了光的相干性。
光的干涉实验通常需要利用干涉仪，其中一种常用的干涉仪是杨氏双缝实验装置。
这种装置由一束单色光通过一个狭缝S1，然后被一个屏幕拦截住，部分光线通过两个狭缝S2和S3。
经过S2和S3的光线将在屏幕上形成干涉条纹。
干涉条纹的间距与波长、狭缝间距和入射角度有关。
二、牛顿环实验原理与实验装置牛顿环实验是一种观察光干涉现象的实验，它通过透过一块平板玻璃和一个凸透镜，观察在接触面上的干涉现象。
在牛顿环实验中，一束单色光垂直照射在凸透镜与平板玻璃的接触面上。
由于光从空气到玻璃的折射率不同，光线会发生折射。
折射光会在凸透镜表面和玻璃接触面之间发生干涉，形成一系列明暗相间的环状条纹。
实验装置主要包括凸透镜、平板玻璃和光源。
通过调整凸透镜与平板玻璃的接触面距离，我们可以观察到不同半径的牛顿环。
由于光的干涉现象，同心环状条纹呈现出亮暗相间的特点。
三、实验结果分析通过光的干涉与牛顿环实验，我们可以得到一系列干涉条纹或牛顿环。
根据实验中观察到的结果，我们可以进行一些有趣的分析和探讨。
首先，干涉条纹或牛顿环的出现表明光的波动性，它们通过干涉效应反映了光的波动性质和相干性。
其次，通过观察条纹的间距和亮暗情况，我们可以计算出光的波长。
根据干涉条纹的间距公式和牛顿环半径的计算公式，可以推导出光的波长与实验参数之间的关系。
第三，通过调节实验装置参数，如狭缝间距、光源的波长等，我们可以观察到不同干涉条纹或牛顿环的变化。
这些变化可以提供关于光的特性以及实验装置性能的信息。
最后，干涉与牛顿环实验还可以应用于测量非常小的长度尺度，如薄膜的厚度等。
光学现象干涉仪和衍射仪器
光学现象干涉仪和衍射仪器光学是一门研究光的传播、反射、折射、干涉和衍射等现象的科学。
在光学实验中，为了观察和研究光的干涉和衍射现象，人们使用了一些专门的仪器，如干涉仪和衍射仪器。
本文将介绍干涉仪和衍射仪器的基本原理和应用。
一、干涉仪干涉仪是一种用来观察和研究光干涉现象的仪器。
它利用光波的干涉原理，通过分波阵面、光源和光学元件的相互作用，产生干涉条纹并进行测量和分析。
1. 麦克斯韦干涉仪麦克斯韦干涉仪是一种常见的干涉仪器，由一个光源、一对分波阵面和一块称为复原片的光学元件组成。
当光通过分波阵面时，不同的光束会被分离并走不同的路径，然后再次合并在一起。
在这个过程中，光的波长和相位差会导致干涉现象的发生。
通过调节分波阵面的位置和复原片的角度，可以改变干涉条纹的形状和位置，进而对光的性质进行分析和测量。
2. 薄膜干涉仪薄膜干涉仪是一种利用薄膜的反射和折射现象产生干涉条纹的仪器。
它由一个光源、薄膜和观察屏幕组成。
当光通过薄膜时，会发生反射和透射的干涉现象。
通过改变薄膜的厚度、折射率和入射角等参数，可以观察到不同形状和颜色的干涉条纹，从而研究光的反射和折射特性。
二、衍射仪器衍射是光传播过程中一种重要的现象，它是光通过物体边缘或孔径时发生的波的弯曲和扩散。
衍射仪器利用这一原理产生衍射现象，并进行观察和研究。
1. 单缝衍射装置单缝衍射装置是一种简单而直观的衍射仪器，由一个光源、一个狭缝和一个观察屏组成。
当光通过狭缝时，会发生衍射现象，从而产生一系列衍射条纹。
通过调节光源、狭缝和观察屏的位置和参数，可以改变衍射条纹的形状和间距，进而研究光的衍射特性。
2. 双缝衍射装置双缝衍射装置是一种常见的衍射仪器，由一个光源、两个狭缝和一个观察屏组成。
当光通过两个狭缝时，会发生衍射现象，产生一系列干涉条纹。
这些干涉条纹是由两个狭缝之间的光波相互干涉形成的。
通过调节光源、狭缝间距和观察屏位置等参数，可以改变干涉条纹的形状和间距，进而研究光的干涉和衍射特性。
光的衍射与干涉在光学仪器中的应用
光的衍射与干涉在光学仪器中的应用光学仪器是一类基于光的特性和现象进行测量、分析和处理的科学工具。
其中，光的衍射与干涉是光学仪器中常用且重要的原理和技术。
本文将介绍光的衍射与干涉在光学仪器中的应用，并分析其原理和特点。
一、光的衍射在光学仪器中的应用光的衍射是指光线通过一个或多个狭缝、孔径、边缘等物体时发生偏离原来直线传播方向并呈现出一系列明暗相间的环形光斑的现象。
这种现象可以用来制作衍射光栅、干涉仪、显微镜等光学仪器。
以下是一些光学仪器中常用的衍射原理及其应用：1. 衍射光栅衍射光栅是以衍射原理制作的光栅，它由一系列平行狭缝或其他形状的光栅构成。
当入射光通过衍射光栅时，会发生衍射现象，光束会按一定的角度分散出去，形成一组明暗相间的光谱。
衍射光栅可用于光谱分析仪、光谱仪和光谱仪器中对光波长的测量和分析。
2. 衍射显微镜衍射显微镜利用衍射现象来增强显微镜的分辨能力。
通过在显微镜的光路中引入一系列透镜和衍射光栅等光学元件，使得显微镜的分辨极限可以接近光的衍射极限。
衍射显微镜可以观察到细胞、细菌等微观结构，有助于生物学和医学研究。
3. 衍射雷达衍射雷达是一种基于衍射原理的雷达技术。
它利用地面、建筑物、山脉等物体对雷达信号的衍射效应进行目标探测与成像。
与传统的反射雷达相比，衍射雷达可以在目标背后进行探测，提高了雷达的侦察与监测能力。
二、光的干涉在光学仪器中的应用光的干涉是指两个或多个光波在相遇时形成明暗交替的干涉条纹的现象。
干涉可以分为两种类型：光的自相干干涉和光的外相干干涉。
下面介绍几种常见的光学仪器中应用的干涉原理及其特点：1. 干涉仪干涉仪是一种利用光的干涉现象测量和分析光的性质的仪器。
其中，迈克尔逊干涉仪和马赫-曾德干涉仪是最常见的两种干涉仪。
它们利用光的分波、反射和干涉效应，可以用于测量光的强度、相位差、折射率和长度等物理量。
2. 散斑干涉散斑干涉是利用透镜和干涉玻璃等光学元件，使入射光通过散斑屏后发生干涉现象，形成一系列暗纹和亮纹的干涉条纹。
光学干涉与衍射原理
光学干涉与衍射原理光学干涉与衍射是光学领域中重要的现象和原理，它们揭示了光波在传播过程中的特殊性质和规律。
干涉和衍射现象的研究不仅深化了人们对光学的理解，也在实际应用中发挥着重要作用。
本文将从光学干涉和衍射的基本原理入手，探讨其在科学研究和技术应用中的重要性。
### 光学干涉原理光学干涉是指两束或多束光波相互叠加时产生的明暗条纹现象。
干涉现象的产生需要满足一定的条件，其中最基本的条件是相干性。
相干性是指两束光波的相位关系保持稳定，能够产生明显的干涉条纹。
在干涉实验中，常用的光源包括单色光源和白光源，其中单色光源产生的干涉称为单色干涉，白光源产生的干涉称为多色干涉。
光学干涉的基本原理可以用叠加原理和波动理论来解释。
根据叠加原理，两束光波相遇时，它们的振幅将简单相加，形成新的光波。
如果两束光波的相位差为整数倍的波长，它们将相互增强，形成明亮的干涉条纹；如果相位差为半波长的奇数倍，它们将相互抵消，形成暗淡的干涉条纹。
### 干涉现象的应用光学干涉在科学研究和技术应用中有着广泛的应用。
其中，干涉测量是应用最为广泛的领域之一。
通过干涉测量技术，可以实现高精度的长度、厚度、形状等参数的测量，广泛应用于光学元件的制造、表面形貌的检测、光学系统的调试等领域。
另外，干涉技术还被应用于光学显微镜、干涉光谱仪、干涉滤光片等光学仪器的设计和制造中。
通过干涉技术，可以实现对光学系统性能的优化和提升，为科学研究和工程应用提供有力支持。
### 光学衍射原理光学衍射是光波在通过物体边缘或孔径时发生的偏折现象。
衍射现象的产生是由于光波的波动性质，当光波遇到障碍物时，会发生弯曲和扩散，形成衍射图样。
衍射现象的研究揭示了光波传播的复杂规律，对光学成像和光学信息处理具有重要意义。
衍射现象的基本原理可以用赫姆霍兹衍射积分公式和菲涅尔衍射积分公式来描述。
赫姆霍兹衍射积分公式适用于近场衍射，描述了光波在近场传播时的衍射规律；菲涅尔衍射积分公式适用于远场衍射，描述了光波在远场传播时的衍射规律。
21牛顿环 迈克尔逊干涉仪 光的衍射 惠-菲原理
h
r
o
R
2
R
(k 1,2,) 明纹
r
d
1 (k ) (k 0,1,) 暗纹 2
r 2 R 2 ( R d ) 2 2dR d 2
R d d 2 0
1 r (k ) R 明环半径 2
r 2dR ( ) R 2
r kR
样板 待测 透镜 条纹
●如何区分如下两种情况?
标准验规
待测透镜
标准验规 待测透镜
暗 纹
暗 纹
条纹向中间收缩 被测件曲率半径大于 标准值
条纹向边缘扩展 被测件曲率半径小于 标准值
(4)将牛顿环置于 n液>1 的液体中，条纹如何变化？
2n液 d
2
n液 r 2
k
(2k 1)
暗环半径
讨 论
明环半径
1 r (k ) R 2
(k 1, 2, 3, ) (k 0, 1, 2, )
暗环半径
r kR
(1)从反射光中观测，中心点是暗点还是亮点？从透射光 中观测，中心点是暗点还是亮点？ (2)属于等厚干涉，条纹间距不等，为什么？ 薄膜厚度线性增长，条纹等间距；薄膜厚 度非线性增长，条纹不等间距。 (3)应用例子：可以用来测量光波波长，用 于检测透镜质量，曲率半径等。
2. 原理数学表达 设波面 S ，初相为零， t 时刻其上面
元 ds 在P点引起的振动为
n
ds
dE( p )
k ( )ds 2πr F cos(ω t ) r λ
s
r
P
F 取决于波面上ds处的波强度, k ( ) 为倾斜因子。
迈克尔逊干涉仪的工作原理
S
S
S
S1
R
O S2
d
P0
(a)
E
3.4.2 马赫—泽德干涉仪 (Mach-Zehnder Interferometer )
当四个反射面严格平行 时，条纹定域在无穷远 处，或定域在 L2 的焦 平面上；当 M2 和 G2 同 时绕自身垂直轴转动时， 条纹虚定域于 M2 和 G2 之间。即通过调节M2和 G2，可使条纹定域在 M2和 G2 之间的任意位 置上，从而可以研究任 意点处的状态。
M1 M2
1 Ⅰ
D
A
E C
G2
Ⅱ
L
M2
G1
P
1. 迈克尔逊干涉仪的工作原理
不过，对于单色光照明，这种补偿并非必要，因为 光束Ⅰ 经过 G1 所增加的光程，完全可以用光束Ⅱ 在空气中的行程补偿。
但对于白光光源，因为玻璃有色散，不同波长的光 有不同的折射率，通过玻璃板时所增加的光程不同， 无法用空气中的行程补偿，因而观察白光条纹时， 补偿板不可缺少。
M2 M1
等厚线
1. 迈克尔逊干涉仪的工作原理
在楔板很薄的情况下，光束入射角引起的光程差变 化不明显，干涉条纹仍可视作一些直线条纹。 对于楔形板的条纹, 与平行平板条纹一 样，M2 每移动一个 /2距离，条纹就相 应地移动一个。
M1 M2
1. 迈克尔逊干涉仪的工作原理
在干涉仪中，补偿板 G2 的作用是消除分光板分 出的两束光Ⅰ和Ⅱ的不 对称性。不加 G2时，光 束Ⅰ经过G1三次，而光 束Ⅱ经过一次。由于G1 S 有一定厚度，导致Ⅰ与 Ⅱ有一附加光程差。加 入G2后，光束Ⅱ也三次 经过同样的玻璃板，因 而得到了补偿。
光源L 探测器D 光纤耦合器P 电子学系统 光纤聚焦器 计算机 样品M1
21牛顿环 迈克尔逊干涉仪 光的衍射 惠-菲原理.
dE( p)
F
k ( )ds
r
cos(ω
t
2 πr λ
)
n
ds
s
rP•
F 取决于波面上ds处的波强度, k( ) 为倾斜因子。
0, k kmax 1
k()
k ( )
1
π , k 0
2
0
E( p)
F k() cos(ωt 2π r ) ds
sr
π2
说明
(1) 惠更斯—菲涅耳原理在惠更斯原理的基础上给出了次 波源在传播过程中的振幅变化及位相关系。
显微镜 T
L S
M 半透 半反镜
牛顿环干涉图样
光程差
2d
2
R
k (k 1,2,) 明纹 (k 1) (k 0,1,) 暗纹
2
r
d
r2 R2 (R d)2 2dR d 2
R d d 2 0 r 2dR ( )R
2
r (k 1)R 明环半径
2
r kR
暗环半径
射
镜
G2
M2
光程差 2d
M'2
反射镜 M1
单 色 光 源
G1
当M1不垂直于M2
时，可形成劈尖
型等厚干涉条纹
反
射
镜
G2
M2
2. 若M1、M'2有小夹角 平行光入射
等厚条纹
3. 微小位移的测量 若M1平移d 时，干涉条纹移过 N 条，则有
d N
2
例 在M2前插入n=1.632的玻璃片，可观察到
n液r 2 R
2
k
k 1, 2, 3, 明纹
(2k 1) k 0, 1, 2, 暗纹
高二物理竞赛课件：牛顿环和迈克耳孙干涉仪
分光板 G1
M1 M2
反 射 镜 M2 补偿板 G2
G1//G 2 与 M1, M 2 成 45 角
5
M2 的像 M'2 反射镜 M1
单 色 光 源
G1
d
M1 M2
反
射
镜
G2
M2
光程差 Δ 2d
6
M'2
反射镜 M1
单 色 光 源
G1
当 M1不垂直于M 2
时，可形成劈尖
型等厚干涉条纹.
3
迈克耳孙干涉仪
M1'
M2
迈克耳孙干涉仪的结构及原理 L2
M1
S
G1和G2是两块材料相同 厚薄均匀、几何形状完
全相同的光学平晶。
P
G1
G2
L1
B
G1一侧镀有半透半反的薄 银层。与水平方向成45o角
放置；G2称为补偿板。
在G1镀银层上M1的虚象M1ˊ
4
1. 迈克耳孙干涉仪光路及结构
反射镜 M1
M1 移动导轨
只有= 0.590 m的光处于可见光范围，是黄光，所以油膜呈黄色。12
例2:用波长为0.400 m的紫光进行牛顿环实验，观察到第k 级暗环的半径为4.00 mm，第k+5级暗环的半径为6.00 mm。 求平凸透镜的曲率半径R和k的数值。
解: 由公式
rk2 kR
得
rk25 (k 5) R
联立解得 rk25 rk2 5R
所以 e
2n2 2
4n2
按题意求氟化镁薄膜厚度的最小值，故应取k = 0
故
e 550 109 m 9.96 108 m
4 1.38
14
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L τ= c
从同一波列分出来的两个分波列到达观测点的时间间 隔须小于相干时间，二分波列才可以重合而发生干涉。 隔须小于相干时间，二分波列才可以重合而发生干涉。
∆λ ↓ → L ↑ → τ ↑
相干长度L和谱线宽度 是衡量光源品质好坏的 相干长度 和谱线宽度∆λ是衡量光源品质好坏的 和谱线宽度 两个指标。 两个指标。
∴左右两边花样明暗互补。 左右两边花样明暗互补。 左边： ＝ 处 左边：d＝0处 暗纹 右边： ＝ 处 右边：d＝0处 明纹
2011-6-20 第十三章 波动光学 8
§13-6 迈克耳逊干涉仪 13一、迈克耳逊干涉仪
1. 结构 G1——分光板， 分光板， 分光板 G2——补偿板， 补偿板， 补偿板 用以补偿光程 2. 工作原理 光束2和 发生干涉 光束 和1发生干涉 光程差 δ = 2d (无半波损失 无半波损失) 无半波损失
2011-6-20 第十三章 波动光学 13
三. 光的衍射分类
近场衍射) 近场衍射 1. 菲涅耳衍射 (近场衍射 光源O 观察屏 或二者之 观察屏E 光源 ,观察屏 (或二者之 到衍射屏S 一) 到衍射屏 的距离为有 限的衍射，如图所示。 限的衍射，如图所示。
S
O
P
P 0
E
( 菲涅耳衍射 ) 无限远光源 无限远相遇
2011-6-20 第十三章 波动光学 12
惠更斯—菲涅耳原理 二. 惠更斯 菲涅耳原理
1. 惠更斯原理 （引入子波概念） 引入子波概念） 波所到达的各点都可看作是一个新的波源， 波所到达的各点都可看作是一个新的波源，从这些波源 又发出子波来，而下一时刻的波前就是这些子波的公切面。 又发出子波来，而下一时刻的波前就是这些子波的公切面。 2. 惠更斯－菲涅耳原理 惠更斯－ 同一波前上的各点发出的都是相干次波。 同一波前上的各点发出的都是相干次波。 各次波在空间某点的相干叠加，就决定了该点波的强度。 各次波在空间某点的相干叠加，就决定了该点波的强度。
• •
说明 (1) 惠更斯 菲涅耳原理在惠更斯原理的基础上给出了次波 惠更斯—菲涅耳原理在惠更斯原理的基础上给出了次波 源在传播过程中的振幅变化及位相关系。 源在传播过程中的振幅变化及位相关系。 (2) 根据惠更斯 菲涅耳原理可确定波的传播方向，还可定量 根据惠更斯—菲涅耳原理可确定波的传播方向 菲涅耳原理可确定波的传播方向， 计算波所到达的各点的光强分布。 计算波所到达的各点的光强分布。
λ
2
2
, k = 0,1, 2, L
r2 e= 2R 2R
e
R = r + (R − e)
牛顿环的干涉图样是以接触点为中 心的一组明暗相间的同心园环。 心的一组明暗相间的同心园环。 明纹: 明纹 暗纹: 暗纹
2011-6-20
Rλ r = (2k −1) ⋅ k =1,2,3,L 2
r = kλR
k = 0,1,2,L
2011-6-20
n >1
条纹变密。 条纹变密。
4
第十三章 波动光学
讨论 (6) 若透镜上移，则明暗环向中心收缩； 若透镜上移，则明暗环向中心收缩； 若透镜下移，则明暗环向外扩张。 若透镜下移，则明暗环向外扩张。 中心明暗交替变化。 中心明暗交替变化。 (7) 比较劈尖和牛顿环 相同点： 相同点： 垂直入射的等厚干涉条纹 二相邻条纹对应的厚度差 2n λ 条纹间距 2nθ 不同点： 不同点： 劈尖: 劈尖 直线 牛顿环: 牛顿环 园环 等间距 内疏外密
(3). 若M1平移∆d 时，干涉条纹移过 N 条，则有 平移∆
∆d = N ⋅
λ
二、相干长度 相干时间
相干长度L 相干长度 —— 波列的长度 看到干涉现象所允许的最大光程差） （看到干涉现象所允许的最大光程差） 相干长度与谱线宽度的关系： 相干长度与谱线宽度的关系：
2 λ0 L= ∆λ
相干时间τ ——光通过相干长度所需时间 相干时间τ ——光通过相干长度所需时间
条纹
2011-6-20
第十三章 波动光学
7
例 试定性画出牛顿环的花纹 解析 右半边没有半波损失
k =0,1, 2, 3, L 明 kλ δ = 2 ne = λ (2 k + 1) 暗 2
λ
1.5 1.4
1.3 1.6
1.5
左半边有半波损失
明 k =1, 2, 3, L kλ λ δ = 2 ne + = λ 2 (2 k + 1) 暗 k =0,1, 2, 3, L 2
内容回顾】 【内容回顾】
等厚干涉
薄 膜 干 涉
λ δ = 2nd cos γ (+ ) = λ 2
kλ
( k = 0 , ± 1, ± 2 , L )
亮纹 暗纹 亮纹 暗纹
2
( 2 k + 1) ( k = 0 , ± 1, ± 2 , L )
劈尖干涉 k λ ( k = ± 1, ± 2 , L ) λ δ = 2nd + = λ 2 ( 2 k + 1) ( k = 0 , ± 1, ± 2 , L )
2. 夫琅和费衍射 (远场衍射 远场衍射) 远场衍射 光源O 观察屏 观察屏E 光源 ,观察屏 到衍射 屏S 的距离均为无穷远 的衍射，如图所示。 的衍射，如图所示。
S
( 夫琅和费衍射 )
2011-6-20 第十三章 波动光学 14
O
2e +
2e +
2011-6-20
λ
2
= m λ , m =1, 2, 3, L
2
= (2 m + 1)
λ
2
, m = 0,1, 2,L
第十三章 波动光学
2
4. 条纹特点
2e +
δ = 2e +
λ
2
λ
· O
2e k λ , k =1, 2, 3, L
明纹 暗纹
λ
R r
2
2
= (2k + 1)
第十三章 波动光学 3
讨论 (1) 中心点处是一暗点。 中心点处是一暗点。 (2) 相邻两明纹或暗纹对应的厚度差 λ 2 ek + = k λ , λ 2 ∆e = λ 2 2 e k +1 + = ( k + 1) λ ,
2
· O
λ
R r
e
(3) 条纹间距
∆l =
λ 2θ
r↑
θ ↑
∆l ↓
牛顿环条纹是内疏外密的同心园环。 牛顿环条纹是内疏外密的同心园环。 (4) 透射光干涉，在下表面附近产生干涉条纹，但条纹 透射光干涉，在下表面附近产生干涉条纹， 的明暗与反射光干涉结果相反，中心为一亮点。 的明暗与反射光干涉结果相反，中心为一亮点。 (5) 若将空气换成水
2 (4). 若在 1和M2之间插入厚度为 0的介质片 ，干涉条纹移过 若在M 之间插入厚度为d 的介质片n， N 条，则有 Nλ d0 = 2(n −1)
(5). 若S为面光源， 入射角不同，则观测到等倾干 为面光源， 为面光源 入射角不同， 涉条纹：一组同心圆环。 涉条纹：一组同心圆环。
2011-6-20 第十三章 波动光学 10
2 λ 2d = 2k +1 ⋅ （ ） k = 0 1,2,L 减弱 ， 2
2011-6-20 第十三章 波动光学 9
d
1
′ M2 M1
G 1
G2
S
2
M2
L
2 1
P
2d = 2k ⋅
λ
k =1,2,L
加强
3. 条纹特点 (1). 若M′1、M2平行 ′ 无条纹 整个视场或亮或暗 M1移动，则视场亮暗交替变化 移动， (2). 若M1、M'2有小夹角 明暗相间的直条纹 等厚条纹
λ
2011-6-20
第十三章 波动光学
5
白光入射的牛顿环照片
2011-6-20 第十三章 波动光学 6
5. 应用 (1) 测波长λ，测透镜的曲率半径 R 测波长 ，
rk2+m − rk2 = mRλ
(2) 检测透镜的曲率半径误差及其表面平整度 λ
样板 待测 透镜
没有条纹： 没有条纹： 二曲面平行 条纹疏： 条纹疏： 样品与标准件差异小 条纹密： 条纹密： 样品与标准件差异大
2011-6-20 第十三章 波动光学 11
§13-7 光的衍射 惠更斯－菲涅耳原理 13惠更斯－
一. 光的衍射现象
1. 现象
衍射屏 观察屏
λ
光源
(剃须刀边缘衍射 剃须刀边缘衍射) 剃须刀边缘衍射
2. 衍射 光在传播过程中绕过障碍物的边缘而偏离直线传播的现象。 光在传播过程中绕过障碍物的边缘而偏离直线传播的现象。 说明 衍射现象是否明显取决于障碍物线度与波长的对比， 衍射现象是否明显取决于障碍物线度与波长的对比， 波长越大，障碍物越小，衍射越明显。 波长越大，障碍物越小，衍射越明显。
2
图样：与楞平行等间距明暗相间条纹，楞边是暗纹。 图样：与楞平行等间距明暗相间条纹，楞边是暗纹。 牛顿环
2011-6-20
第十三章 波动光学
1
三. 牛顿环
1. 实验装置及光路图 2. 相干光的获得
· O
显微镜
分束镜M 分束镜
3. 光程差
λ
S R r
δ = 2e + 2e
λ
2
λ
e
平凸透镜 平晶 明纹 暗纹