第二讲：分振幅法干涉
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2011 物理光学2-03分振幅干涉
折射系数为 (1 − ρ ) 举个近似例子，i
1
2
, i2
很小（垂直入射）
则
i1 − i2 n1 − n2 = ρ= & i1 + i2 n1 + n2
2
2
如： 1 = 1.0 n2 = 1.5 则 ρ = n 光束1： I1 = 0.04A0
2
0.5 = 0.04 2.5
二、平行平板产生的等倾干涉
在阳光照射下， 在阳光照射下，肥皂膜或水面上的油膜上面呈现美丽的 彩色图案，这些都是常见的薄膜干涉现象。 彩色图案，这些都是常见的薄膜干涉现象。 利用薄膜上、下两个表面对入射光的反射和折射， 利用薄膜上、下两个表面对入射光的反射和折射，可 在反射方向(或透射方向)获得相干光束。 在反射方向(或透射方向)获得相干光束。 在一均匀透明介质n’中放入上 下表面平行，厚度为h 的均 下表面平行，厚度为h 匀介质n 两支相干光的光程差为： 两支相干光的光程差为： n’ n n’
图 2-12 观察等厚干涉的系统
2.等厚干涉条纹图样 不同形状的楔形板将得到不同形状的干涉条纹。 (a)楔 不同形状的楔形板将得到不同形状的干涉条纹。图(a)楔 形平板、 柱形表面平板、 (c)球形表面平板 (d)任意 球形表面平板、 形平板 、 (b) 柱形表面平板 、 (c) 球形表面平板 、 (d) 任意 形状表面平板的等厚干涉条纹。 形状表面平板的等厚干涉条纹 。 不管哪种形状的等厚干涉 条纹， 条纹 ， 相邻两亮条纹或两暗条纹间对应的光程差均相差一 个波长， 所以从一个条纹过渡到另一个条纹， 个波长 ， 所以从一个条纹过渡到另一个条纹 ， 平板的厚度 均改变λ/ λ/（ 均改变λ/（2n)。
检测待测平面的平整度
1
2
, i2
很小（垂直入射）
则
i1 − i2 n1 − n2 = ρ= & i1 + i2 n1 + n2
2
2
如： 1 = 1.0 n2 = 1.5 则 ρ = n 光束1： I1 = 0.04A0
2
0.5 = 0.04 2.5
二、平行平板产生的等倾干涉
在阳光照射下， 在阳光照射下，肥皂膜或水面上的油膜上面呈现美丽的 彩色图案，这些都是常见的薄膜干涉现象。 彩色图案，这些都是常见的薄膜干涉现象。 利用薄膜上、下两个表面对入射光的反射和折射， 利用薄膜上、下两个表面对入射光的反射和折射，可 在反射方向(或透射方向)获得相干光束。 在反射方向(或透射方向)获得相干光束。 在一均匀透明介质n’中放入上 下表面平行，厚度为h 的均 下表面平行，厚度为h 匀介质n 两支相干光的光程差为： 两支相干光的光程差为： n’ n n’
图 2-12 观察等厚干涉的系统
2.等厚干涉条纹图样 不同形状的楔形板将得到不同形状的干涉条纹。 (a)楔 不同形状的楔形板将得到不同形状的干涉条纹。图(a)楔 形平板、 柱形表面平板、 (c)球形表面平板 (d)任意 球形表面平板、 形平板 、 (b) 柱形表面平板 、 (c) 球形表面平板 、 (d) 任意 形状表面平板的等厚干涉条纹。 形状表面平板的等厚干涉条纹 。 不管哪种形状的等厚干涉 条纹， 条纹 ， 相邻两亮条纹或两暗条纹间对应的光程差均相差一 个波长， 所以从一个条纹过渡到另一个条纹， 个波长 ， 所以从一个条纹过渡到另一个条纹 ， 平板的厚度 均改变λ/ λ/（ 均改变λ/（2n)。
检测待测平面的平整度
分振幅法
§12.4 分振幅干涉
当一条光线照射于空气或真空中的透明薄膜上时，在薄膜表 面将会分解成一条反射光和折射光。这两条光线来自同一条 光线，因此是相干光。若将它们会聚在一起将产生光的干涉 现象，称为薄膜干涉。
这种将同一条光线分解成两部分的方法，称为分振幅法。
薄膜干涉
等倾干涉（厚度均一 角度不同 导致的干扰）
1
0.567
μm
567nm
绿光
k 3,
3
4 5
ne
1 5
1
0.340 μm
340nm非可见光
故膜呈绿色。
★ 若沿膜面40o角方向观察，该膜呈何色？
即 i = 50o，斜入射：
i
40o
2e n2 sin2 i k
n
e
2
4e n2 sin2 50o ,
2k 1
k 1,2,
k 1, 1 4e n2 sin2 50o 1.39 μm 非可见光
2ne
(2k 1) ,
2
k 0, 1, 2,
减弱
★ 结论：当反射光干涉加强时透射光干涉减弱，反之亦然。
5. 薄膜的颜色
i 一定时 一定，只有符合 k 的那些波长的光
反射后干涉加强，薄膜呈该波长的光的颜色。
在白光照射下，不同方向观察薄膜呈不同颜色。
6. 只有膜厚 e 105 m ，才可观察到干涉现象。
2
干涉条纹随入射角i的变化而变化，相同的入射角照射在薄膜上形
成的是同一级干涉条纹，因此叫做为等倾干涉。垂直入射？
等倾条纹照相和观察等倾条纹的实验装置如图所示
屏 i f
4321
S
L
M
等倾条纹照相
2e n2 sin2 i
当一条光线照射于空气或真空中的透明薄膜上时，在薄膜表 面将会分解成一条反射光和折射光。这两条光线来自同一条 光线，因此是相干光。若将它们会聚在一起将产生光的干涉 现象，称为薄膜干涉。
这种将同一条光线分解成两部分的方法，称为分振幅法。
薄膜干涉
等倾干涉（厚度均一 角度不同 导致的干扰）
1
0.567
μm
567nm
绿光
k 3,
3
4 5
ne
1 5
1
0.340 μm
340nm非可见光
故膜呈绿色。
★ 若沿膜面40o角方向观察，该膜呈何色？
即 i = 50o，斜入射：
i
40o
2e n2 sin2 i k
n
e
2
4e n2 sin2 50o ,
2k 1
k 1,2,
k 1, 1 4e n2 sin2 50o 1.39 μm 非可见光
2ne
(2k 1) ,
2
k 0, 1, 2,
减弱
★ 结论：当反射光干涉加强时透射光干涉减弱，反之亦然。
5. 薄膜的颜色
i 一定时 一定，只有符合 k 的那些波长的光
反射后干涉加强，薄膜呈该波长的光的颜色。
在白光照射下，不同方向观察薄膜呈不同颜色。
6. 只有膜厚 e 105 m ，才可观察到干涉现象。
2
干涉条纹随入射角i的变化而变化，相同的入射角照射在薄膜上形
成的是同一级干涉条纹，因此叫做为等倾干涉。垂直入射？
等倾条纹照相和观察等倾条纹的实验装置如图所示
屏 i f
4321
S
L
M
等倾条纹照相
2e n2 sin2 i
分振幅干涉
k R
20 R
由此得平凸透镜的曲率半径
R
r2 k 20
rk2
20
(14.96 / 2)2 (11.75 / 2)2 20 589.3106
mm
1.818m
1.4 增透膜
• 光在空气中垂直射到玻璃表面时，反射光能约占入射光能 的 5％，反射损失并不大。
• 但在各种光学仪器中为了矫正像差或其他原因，常常要用 多个透镜。例如，照相机的物镜有的用 6 个透镜，变焦距 物镜有十几个透镜，潜水艇用的潜望镜中约有 20 个透镜。
•
sin
2nl
700 109 2 1.4 0.25102
1.0 104
rad
等厚干涉在光学测量中有很多应用。如测量微小角度、细小 的直径、微小的长度，以及检查光学元件表面的不平度，都 可以利用光的等厚干涉。
1.3 牛顿环
• 把一个曲率半径R很大的平凸透镜A放在一块平面玻璃板B 上，其间有一厚度逐渐变化的劈尖形空气薄层。
端互相叠合，另一端夹一细金 属丝或薄金属片，形成的空气 薄膜称为空气劈尖。
1.2 劈尖的等厚干涉
• 考虑到空气的折射率 n<n1，在下边的玻璃片的上表面反
射时有半波损失，而在上边的玻璃片的下表面反射光没有
半波损失，则劈尖上下表面反射的两束光的光程差应为
劈尖反射光干涉极大（明纹）的条件为
2ne k, k 1, 2,3,
• 暗条纹对应
2e n2 n12 sin2 i k
2e
n2
n12
sin2
i
2k
1
2
• 由于直接透射的光比经过两次或更多次反射后透射出的光 强大得多，所以透射光的干涉条纹不如反射光条纹清晰。
分振幅法干涉原理及应用
分振幅法干涉原理及应用分振幅法干涉是光学干涉现象中的一种干涉方式，它基于波的叠加原理，利用两个相干光源之间的干涉现象进行测量和分析。
该方法的原理和应用非常广泛，包括材料表面形貌测量、光栅测量、光学薄膜厚度测量等。
分振幅法干涉的基本原理是两个相干光源发出的光波在空间中叠加形成干涉图样，通过观察和记录干涉图样的变化来获得有关光学系统特征的信息。
在分振幅法干涉中，两束光源的光波通过半透明镜或分束器分开，分别经过不同的路径到达接收器。
由于路径不同，光波的相位也会发生变化，当两束光波到达接收器时，它们会产生干涉现象。
干涉图样的变化可以用来分析光学系统的特点，比如材料表面的形貌、薄膜的厚度等。
分振幅法干涉的应用非常广泛。
其中一个重要的应用是材料表面形貌测量。
通过测量材料表面的形貌，可以了解材料的几何形状、表面粗糙度等信息，这对于材料加工、制造和表面质量控制等方面具有重要意义。
分振幅法干涉可以通过分析干涉图样的变化来测量物体表面的高度差异，从而获得物体表面的形貌信息。
该方法具有高精度、非接触和无损测量等优点，广泛应用于航天、机械制造、电子器件等领域。
另一个重要的应用是光栅测量。
光栅是一种具有周期性结构的光学元件，对光的干涉具有很高的敏感性。
分振幅法干涉可以利用光栅的干涉现象来测量光栅的参数，比如周期、方位等。
这对于光栅的制造和使用具有重要意义。
光栅测量的结果可以用于光栅衍射效果的优化，提高光学系统的性能。
除了材料表面形貌测量和光栅测量，分振幅法干涉还广泛应用于光学薄膜厚度的测量。
光学薄膜是一种具有特殊光学性质的薄层材料，例如反射、透射等。
分振幅法干涉可以利用光的干涉现象来测量光学薄膜的厚度，这对于光学薄膜的研究和生产具有重要意义。
测量光学薄膜厚度的结果可以用于优化光学薄膜的制备过程，提高光学薄膜的性能。
总之，分振幅法干涉是一种基于波的叠加原理的具有高精度、非接触和无损测量的方法。
它在材料表面形貌测量、光栅测量、光学薄膜厚度测量等方面具有重要的应用价值。
分振幅法
样品升高 h ，测得条纹移动了N 条，
则 h N
2
且 Δh hΔt
得： N
2 hΔ t
ⅱ) 薄膜厚度的测定
例：
练习十四 计算题 4
已知：AB 间共有 8 条暗纹。
n2= 1.50 ，n3= 3 .42，
= 600 nm，
0 12 34567
B
SiO2 e n2
求： SiO2 膜的厚度。
的
明暗相间的等厚干涉条纹。
(3) 相邻明(或暗)纹对应的膜厚之差
k 1
k
2nek
2
k
,
2nek1
2
(k 1)
n
ek
Δ e ek1 ek
Δe n
2n 2
Δe
ek1
(13-14)
⑷ 相邻明条纹（或暗条纹）间距l ：
l
l Δe Δe
sin
k 1 k Δe
1
2n2
0
ek1 ek n
2
暗环半径 r k R , k 0,1,2,
§13 - 5 迈克耳逊干涉仪
★ 结论：
1) 辟尖干涉条纹是等间距的；
2）
l ，
l
1
在入射单色光一定时，θ 愈小，
， 则 l 愈大，干涉条纹愈疏；
3）当用白光照射时，将看到由劈尖边缘逐渐分开的
彩色直条纹。
（5）条纹平移 ★ 结论：
k
k1 4
23
1
ek
ek 1
2
2
膜厚每增加 ，条纹向棱边平移 1 条；
2
flash
膜厚每减少 ，条纹离开棱边平移 1 条。 flash
牛顿环干涉条纹的特征
大学物理学-分振幅干涉
（2）增反膜：原理与增透膜相同，使得反射光相干相长，透射光自然 相干相消。实例：宇航员的头盔、服装。
2、等厚干涉
扩展光源同一方向的光线照射到厚度不均匀的薄膜后，在无穷远处 （经透镜汇聚）产生的干涉。
特征为：（1） 具有相同入射角的入射光； （2） 薄膜厚度不均匀；
不同厚度对应不同 条纹级别
具体实例：劈尖干涉与牛顿环。
每移动一个条纹宽度，厚度变化为：
e ek 1 ek
k
1
1 2
2n
k1 2ຫໍສະໝຸດ 2nn2n 2
设条纹移动宽度为N个条纹宽度，厚度变化（即膨 胀变长）为：
l N 膨胀比例
2n
l
N
l0
2nl0
如果缩短，则条纹反向移动，计算原理相同。
大学物理学
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12.3 分振幅干涉
射光干涉为削弱。
大学物理学
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12.3 分振幅干涉
二、等倾干涉和等厚干涉
一般地讨论薄膜干涉在任意平面上的干涉图样是一个极为复杂的问题。
2e n22 n12 sin2 i
与之对应的两种特殊情形：等倾干涉、等厚干涉 1、等倾干涉
扩展光源不同方向的光线照射到厚度均匀的薄膜后，在无穷远处
１、分振幅法获取相干光
S
a
n1
n2
a1
a2
e
通过界面的反射与折射，将一束光分成两束，因为反射光和折 射光均来自同一光波，满足相干条件。
2、光程差的计算
两点说明： （1）透镜不会带来附加光程差：紫色虚线后没有光程差； （2）分开前没有光程差：黑色虚线前没有光程差。
大学物理学
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2、等厚干涉
扩展光源同一方向的光线照射到厚度不均匀的薄膜后，在无穷远处 （经透镜汇聚）产生的干涉。
特征为：（1） 具有相同入射角的入射光； （2） 薄膜厚度不均匀；
不同厚度对应不同 条纹级别
具体实例：劈尖干涉与牛顿环。
每移动一个条纹宽度，厚度变化为：
e ek 1 ek
k
1
1 2
2n
k1 2ຫໍສະໝຸດ 2nn2n 2
设条纹移动宽度为N个条纹宽度，厚度变化（即膨 胀变长）为：
l N 膨胀比例
2n
l
N
l0
2nl0
如果缩短，则条纹反向移动，计算原理相同。
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12.3 分振幅干涉
射光干涉为削弱。
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12.3 分振幅干涉
二、等倾干涉和等厚干涉
一般地讨论薄膜干涉在任意平面上的干涉图样是一个极为复杂的问题。
2e n22 n12 sin2 i
与之对应的两种特殊情形：等倾干涉、等厚干涉 1、等倾干涉
扩展光源不同方向的光线照射到厚度均匀的薄膜后，在无穷远处
１、分振幅法获取相干光
S
a
n1
n2
a1
a2
e
通过界面的反射与折射，将一束光分成两束，因为反射光和折 射光均来自同一光波，满足相干条件。
2、光程差的计算
两点说明： （1）透镜不会带来附加光程差：紫色虚线后没有光程差； （2）分开前没有光程差：黑色虚线前没有光程差。
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分振幅干涉和分波面干涉
分振幅干涉和分波面干涉
分振幅干涉和分波面干涉是光学干涉现象的两种主要类型，它们在光学实验和技术中有不同的应用。
以下是对这两种干涉的简要解释：
1.分振幅干涉（Amplitude Division Interference）：
•原理：分振幅干涉是通过分割入射光波的振幅，使其沿不同光程传播，然后重新合成，产生干涉现象。
这通常涉
及将光波分成两个或多个振幅不同的部分。
•应用：分振幅干涉常用于Michelson干涉仪等设备中，用于测量光学元件的表面形状、厚度差异等。
2.分波面干涉（Wavefront Division Interference）：
•原理：分波面干涉是通过分割入射光波的波面，使其沿不同光程传播，然后重新合成，产生干涉现象。
这涉及光
波的相位差异，而不是振幅。
•应用：分波面干涉广泛应用于干涉仪器，例如Twyman-Green干涉仪和Fizeau干涉仪。
它可用于测量光学表面
的平整度、透明膜的厚度、折射率差异等。
这两种干涉现象的共同点是都涉及将光波分成两个或多个部分，然后再合成，通过干涉条纹来测量光学性质。
区别在于分振幅干涉关注振幅差异，而分波面干涉关注波面差异。
在实际应用中，选择使用分振幅干涉还是分波面干涉取决于具体的实验需求和测量目标。
这两种方法都为光学领域提供了强大的工具，用于精密测量和实验研究。
分振幅法干涉
k R
n
k=1，2，…
牛顿环干涉图样
当e=0,两反射光的光程差 =/2，所以环心为一暗斑。
例 用紫光照射，借助于低倍测量显微镜测得由中
心往外数第 k 级明环的半径 rk 3.0103 m, k 级
往上数第16 个明环半径 rk16 5.0103 m，平凸透镜 的曲率半径 R=2.50 m。求：紫光的波长？
二、劈尖干涉的应用（干涉膨胀仪） 原理： 利用空气劈尖干涉原理测定样品 的热膨胀系数（如图）
平板玻璃 空气劈尖
样品
石英圆环
现象及结论： 当温度发生变化时，样品发生热胀
冷缩现象。如果样品向上（或向下）平移/2的距离
，空气的上下两表面的反射光的光程差将减少（或增
加） 。劈尖各处的干涉条纹发生明暗明(或暗 明暗)的变化。如果观察到某处干涉条纹移过了N 条，即表明样品热胀冷缩了N·/2的长度。
光线a2与光线 a1的光程差为：
。
(AB BC)n2 ADn1 / 2
额外程差
由折射定律和几何关系可得出：
n1 sin i n2 sin r
AD AC sin i
AB BC e / cosr
2e
n22
n12
sin
2
i
2
AC 2e tan r
若M1、M2垂直 等倾条纹
若M1、M2不严格垂直，有一微
小角度偏差 等厚条纹
M2 M1
2
G1 G2 M1
S
1
半透半反膜 2 1
当M1平移d距离时，干涉条纹移过N条， 则： 2d=Nλ
当M1光路中插入一层介质膜，条纹发生N条改变。 则：2（n-1）d=Nλ
2.3 分振幅干涉解读
（b)扩展光源不会影响条纹衬比度
后焦平面
10:08
§2.3 分振幅干涉
2.3.1 等倾干涉 (3) 条纹特点
（c)中心级次最高 I (x,y) = I[1 + cos( 0
2p 2nh cosi)] l
L0(P ) 2nh cosi＝m
当透镜光轴与平行平 板G垂直时，等倾干涉图 样是一组以焦点为中心的
0
L vt
i (k ) 2v
I (2vt ) cos(2kvt )dt
0
10:08
10:08
2.3.2 等厚干涉
(4) 应用举例
L 2h cos i
（a)楔形平板表面形貌测量
例如：要求表面起伏 最大为2微米，假设照
明光为0.5微米，条纹
数最多只能为多少？1Βιβλιοθήκη :08§2.3 分振幅干涉
2.3.2 等厚干涉
(4) 应用举例
（b)牛顿环法指导光学元件研磨工艺
光学加工 工件表面 公差以光 圈数来表 达
10:08
2.3.3 分振幅干涉装置
(1) Michelson干涉仪(1881)
(a) 结构特点
光源、两个反射面、接收面空间上分开，便于在光路 中安插其它器件，为精密检测提供方便的平台。
10:08
2.3.3 分振幅干涉装置
(1) Michelson干涉仪（1852-1931） (b)等效光路
光程差公式:
回顾
(3)杨氏干涉
X (x,y)
(d/2,0) Q1
Q
Z Q2
I ( x, y) I 0 (1 cos ( x, y))
d I ( x, y ) I 0 (1 cos( k x)) D
《分振幅干涉》课件
干涉条纹的变化
随着光波的传播，干涉条纹的形状和分布会发生变化。这主要是由于光波的相干性和光波的传播特性 所决定的。当光波遇到不同介质或障碍物时，其传播路径和相位会发生变化，导致干涉条纹的分布和 强度发生变化。
干涉条纹的移动与变化
干涉条纹的移动
当一束光波在空间传播时，如果遇到障 碍物或不同介质的界面，光波会发生反 射和折射。反射和折射的光波在空间某 一点叠加时，也会形成干涉条纹。由于 光波的传播方向发生变化，因此干涉条 纹会随着光波的移动而移动。
02
它是一种光学干涉现象，是光的 波动性的一种表现。
分振幅干涉的原理
当一束光波经过分束器时，被分 成若干个波列，这些波列在空间
中传播并在相遇时发生干涉。
干涉的结果取决于各波列的相位 差，相位差的变化会导致干涉条
纹的移动和变化。
分振幅干涉是光学干涉的一种形 式，其原理基于光的波动性和相
干性。
分振幅干涉的应用
。
习题3
分析单缝衍射和双缝干 涉实验中的光强分布。
习题4
解释分振幅干涉在光学 精密测量中的应用。
分振幅干涉的思考题
思考题1
如何理解光的波动性和粒子性在分振幅干涉 中的体现？
思考题3
如何利用分振幅干涉原理提高光学仪器的测 量精度？
思考题2
分析不同介质对分振幅干涉的影响。
思考题4
探讨分振幅干涉在量子光学领域的应用前景 。
图像传感器
记录干涉条纹的图像。
03
分振幅干涉的实验结果分析
干涉条纹的形成与变化
干涉条纹的形成
当两束或多束相干光波在空间某一点叠加时，光波的振幅相加产生合成振幅。合成振幅的大小取决于 各光波的相位差。当相位差为2nπ（n为整数）时，合成振幅最大；当相位差为(2n+1)π时，合成振 幅最小。这些合成振幅不同的点在空间形成稳定的明暗交替的干涉条纹。
随着光波的传播，干涉条纹的形状和分布会发生变化。这主要是由于光波的相干性和光波的传播特性 所决定的。当光波遇到不同介质或障碍物时，其传播路径和相位会发生变化，导致干涉条纹的分布和 强度发生变化。
干涉条纹的移动与变化
干涉条纹的移动
当一束光波在空间传播时，如果遇到障 碍物或不同介质的界面，光波会发生反 射和折射。反射和折射的光波在空间某 一点叠加时，也会形成干涉条纹。由于 光波的传播方向发生变化，因此干涉条 纹会随着光波的移动而移动。
02
它是一种光学干涉现象，是光的 波动性的一种表现。
分振幅干涉的原理
当一束光波经过分束器时，被分 成若干个波列，这些波列在空间
中传播并在相遇时发生干涉。
干涉的结果取决于各波列的相位 差，相位差的变化会导致干涉条
纹的移动和变化。
分振幅干涉是光学干涉的一种形 式，其原理基于光的波动性和相
干性。
分振幅干涉的应用
。
习题3
分析单缝衍射和双缝干 涉实验中的光强分布。
习题4
解释分振幅干涉在光学 精密测量中的应用。
分振幅干涉的思考题
思考题1
如何理解光的波动性和粒子性在分振幅干涉 中的体现？
思考题3
如何利用分振幅干涉原理提高光学仪器的测 量精度？
思考题2
分析不同介质对分振幅干涉的影响。
思考题4
探讨分振幅干涉在量子光学领域的应用前景 。
图像传感器
记录干涉条纹的图像。
03
分振幅干涉的实验结果分析
干涉条纹的形成与变化
干涉条纹的形成
当两束或多束相干光波在空间某一点叠加时，光波的振幅相加产生合成振幅。合成振幅的大小取决于 各光波的相位差。当相位差为2nπ（n为整数）时，合成振幅最大；当相位差为(2n+1)π时，合成振 幅最小。这些合成振幅不同的点在空间形成稳定的明暗交替的干涉条纹。
分振幅法双光束干涉
(3)透射光的等倾干涉条纹
对于空气—玻璃界面，接近正入射时所产生的反射 光等倾条纹强度分布和透射光等倾条纹的强度分布 .
反射光干涉 4 100 96
0.963.84 =3.7
透射光干涉
0.0496=3.84
100 4
0.044=0.16 0.160.96 =0.16
Δ 2nh cos 2
1 rN f n0 n N 1 h （ 25 ）
M1 M2
M1 M2
③等倾圆环相邻条纹的间距为
f eN rN＋1 rN 2n0 n (26) h(N 1 )
该式说明，愈向边缘(N愈 大)，条纹愈密。
(3)透射光的等倾干涉条纹 如图所示，由光源 S 发出、透过平板和透镜到达焦 平面上 P 点的两支光，没有附加半波光程差的贡献, 光程差为
2. 分振幅法双光束干涉 1）平行平板产生的干涉——等倾干涉 2）楔形平板产生的干涉——等厚干涉 （1）楔形平板等厚干涉； （2）劈尖等厚干涉； （3）牛顿环等厚干涉。
2. 分振幅法双光束干涉 与分波面法双光束干涉相比，分振幅法产生干涉的 实验装置因其既可以使用扩展光源，又可以获得清 晰的干涉条纹，而校广泛地应用。
ΔL A1 a
A
(2)劈尖的等厚干涉条纹
相应亮线位置的厚度 h，满足
2nh
2
m m 1, 2,
(30)
相应暗线位置的厚度 h ，满足
1 2nh (m ) m 0, 1, 2 2 2
(31)
(2)劈尖的等厚干涉条纹
棱线总处于暗条纹的位置。在棱线处上、下表面的 反射光总是抵消,则在棱线位置上总为光强极小值就 是很自然的了。
12-4 平板的双光束干涉(分振幅法) 物理光学 教学课件
则有： d2
2nh sin 2
将2变成1： 因为 nsin1 n sin2
ncos 1d1 n cos 2d2
cos 1 cos 2 1
d2
n n
d1
所以：
d1
n 2n2h sin1
e
f
d1
n 2n2h sin1
f
注意e与sin1的关系
中央条纹疏，边缘条纹密。平板 愈厚条纹也愈密。
（5）反射光条纹和透射光条纹互补
P'
平板Q的最大厚度为4mm， 折射率
为1.5，平板到透镜L2的距离为300mm.
L2
l
S
L）选择何种光源？
2）光阑S到L1的距离？
3）光阑S的许可宽度？
4）观察屏到L2的距离（分光板厚度可略）？
5）若测得P’上干涉条纹间距0.25mm，
求Q的楔角。
P'
L2
l
S
L1
M
P
Q
[解]：1） 小，相干性好，故选
2、光强与光程差计算
双光束干涉：I I1 I2 2 I1I2 cosk
S β=0
[n( AB BC) n'CP] n ' AP
前提： 板厚度很小，楔角不大
θ1
n'
P
A
C
n
θ2
n'
B
图12-18 楔形平板的干涉
结果： 假设：
用平行平板的公式近似
2nh
cos2
2
楔形平板的折射率是均匀
的，光束的入射角为常数
1
1
n'
AN ACsin1 2htg2 sin1 nsin1 nsin2
2. 分振幅法双光束干涉
由(17)式可见(kějiàn)，愈接近等倾圆环中心，其相应的入射光线 的角度 2 愈小，光程差愈大，干涉条纹级数愈高。
第十九页，共六十二页。
①等倾圆环的条纹(tiáo wén)级数 设中心点的干涉(gānshè)级数为 m0，由(17)式有
因而(yīn
ér)
0
2 nh
2
m0
(19)
m0
0
2nh
1 2
（1）楔形平板等厚干涉； （2）劈尖等厚干涉； （3）牛顿环等厚干涉。
第一页，共六十二页。
2. 分振幅(zhènfú)法双光束干涉
与分波面法双光束干涉相比，分振幅法产生干涉的实验装置
因其既可以使用扩展(kuòzhǎn)光源，又可以获得清晰的干涉
条纹，而校广泛地应用。
分波面法
p
分振幅法
·p
S*
S*
第二页，共六十二页。
IM I1 I2 2 I1I2 cos Im I1 I2 2 I1I2 cos
V IM Im IM Im
I1 I2
0.04 0.037
V
0.9999
I1 I2
0.96 0.0016
V
0.0814
所以，在平行板表面反射率较低的情况下，通常(tōngcháng) 应用的是反射光的等倾干涉。
1等倾干涉的强度分布其规律主要取决于经平板反射后所产生的两束光由光路可见该光程差1等倾干涉的强度分布假设平板的厚度为h入射角和折射角分别为1等倾干涉的强度分布再利用折射定律进一步由于平板两侧的折射率与平板折射率不同无论是nn从平板两表面反射的两支光中总有一支发生半波损失
2. 分振幅(zhènfú)法双光束干涉 1）平行平板(píngbǎn)产生的干涉——等倾干涉 2）楔形平板(píngbǎn)产生的干涉——等厚干涉
第十九页，共六十二页。
①等倾圆环的条纹(tiáo wén)级数 设中心点的干涉(gānshè)级数为 m0，由(17)式有
因而(yīn
ér)
0
2 nh
2
m0
(19)
m0
0
2nh
1 2
（1）楔形平板等厚干涉； （2）劈尖等厚干涉； （3）牛顿环等厚干涉。
第一页，共六十二页。
2. 分振幅(zhènfú)法双光束干涉
与分波面法双光束干涉相比，分振幅法产生干涉的实验装置
因其既可以使用扩展(kuòzhǎn)光源，又可以获得清晰的干涉
条纹，而校广泛地应用。
分波面法
p
分振幅法
·p
S*
S*
第二页，共六十二页。
IM I1 I2 2 I1I2 cos Im I1 I2 2 I1I2 cos
V IM Im IM Im
I1 I2
0.04 0.037
V
0.9999
I1 I2
0.96 0.0016
V
0.0814
所以，在平行板表面反射率较低的情况下，通常(tōngcháng) 应用的是反射光的等倾干涉。
1等倾干涉的强度分布其规律主要取决于经平板反射后所产生的两束光由光路可见该光程差1等倾干涉的强度分布假设平板的厚度为h入射角和折射角分别为1等倾干涉的强度分布再利用折射定律进一步由于平板两侧的折射率与平板折射率不同无论是nn从平板两表面反射的两支光中总有一支发生半波损失
2. 分振幅(zhènfú)法双光束干涉 1）平行平板(píngbǎn)产生的干涉——等倾干涉 2）楔形平板(píngbǎn)产生的干涉——等厚干涉
19.4 分振幅法双光束干涉
• 条纹级次分布
• 膜厚变化时,条纹的移动 • 波长对条纹的影响 • 使用面光源条纹更清楚明亮 • 透射光图样与反射光图样互补
18 第19章 光的干涉
薄 膜 干 涉
19
第19章 光的干涉
两个特殊结果 Δ 2ne cos r
1)等厚干涉
在确定的角度下观察（或说入 射角固定），则在波长一定的 情况下，光程差只取决于薄膜 的厚度，相同厚度的地方对应 相同的光程差。
5
第19章 光的干涉
2k 2 2n2 d 2 （ 2k 1 ） 2
讨论
k 1,2, k 0， 1,2,
相长干涉 相消干涉
(1) 同一厚度 d 对应同一级条纹——等厚条纹； (2) 两相邻明条纹（或暗条纹） 对应的厚度差都等于 若为空气层时，相邻明条纹 （或暗条纹）对应的厚度差为
膜厚度均匀 垂直入射 对某个 波长增透 膜厚至少是多少？
17 第19章 光的干涉
镀膜
基片
n0 < n
<
n基
条纹特点:
倾角i 相同的光线对应同一条干涉条纹 ——等倾条纹
一系列同心圆环 内疏外密 中间级次最高 圆纹从中心冒出，并向外 扩张，条纹变密 波长越长同级次圆环半 径越小
• 形状
• 条纹间隔分布
2
相长干涉 相消干涉
2 k k 1, 2, 3 2 2n2 ecos 2 （ 2k 1 ） k 0， 1, 2, 2
15 第19章 光的干涉
等倾条纹
薄膜的厚度均匀
则相同倾角的光线光程差相同
o
i
2ne cos r
分振幅法干涉
当k为1或3时，所得波长是不可见光，只有k=2时是可见光，故有
它是蓝紫色的光，因此我们看到薄膜呈等厚干涉 1. 劈尖干涉
如图13- 16所示，用两个透明介质片就可以形成一个劈尖.若两个透 明介质片放置在空气之中，它们之间的空气就形成一个空气劈尖.若放置 在某透明液体之中，就形成一个液体劈尖.在用透明的介质做成的这种夹 角很小的劈形薄膜上形成的干涉称为劈尖干涉，它是一种等厚干涉.
分振幅法干涉
另一方面，在有些光学仪器中，常常需要提高反射光 的强度.例如，激光器中的反射镜要求对某种频率的单色光 的反射率在99%以上，这时，常在光学元件的表面镀上一 层能提高反射光能量的特制介质薄膜，称为高反射膜或增 反膜.为了达到具有高反射率的目的，常在玻璃表面交替镀 上折射率高低不同的多层介质膜，由于各膜层都使同一波 长反射光加强，因而膜的层数越多，总反射率就越高.
分振幅法干涉
不过由于介质对光能的吸收，层数也不宜过多，一般以十几 层为佳.能从连续光谱中滤出所需波长范围的光的器件称为滤光 片.采用多层镀膜，可以使只有某一特定波长的光透过，而其他 波长的光都在透射过程中因干涉而相消，从而达到对复色光滤光 的目的.例如，宇航员的头盔和面甲上都镀有对红外线具有高反 射率的多层介质膜，以屏蔽宇宙空间中极强的红外线照射.在实 际应用上，由于一般总是要求反射率更高些，而单层薄膜是达不 到的，因而实际上多采用多层介质薄膜来制成高反射膜.
图13- 13 肥皂膜的干涉
分振幅法干涉
一、 薄膜干涉 1. 薄膜的干涉
图13-14为光照射 到薄膜上反射光干涉的 情况.设入射位置处薄膜 的折射率为n2，厚度为e ，膜的上、下方介质的 折射率分别为n1和n3.
图13- 14 薄膜干涉原理图
分振幅法干涉
它是蓝紫色的光，因此我们看到薄膜呈等厚干涉 1. 劈尖干涉
如图13- 16所示，用两个透明介质片就可以形成一个劈尖.若两个透 明介质片放置在空气之中，它们之间的空气就形成一个空气劈尖.若放置 在某透明液体之中，就形成一个液体劈尖.在用透明的介质做成的这种夹 角很小的劈形薄膜上形成的干涉称为劈尖干涉，它是一种等厚干涉.
分振幅法干涉
另一方面，在有些光学仪器中，常常需要提高反射光 的强度.例如，激光器中的反射镜要求对某种频率的单色光 的反射率在99%以上，这时，常在光学元件的表面镀上一 层能提高反射光能量的特制介质薄膜，称为高反射膜或增 反膜.为了达到具有高反射率的目的，常在玻璃表面交替镀 上折射率高低不同的多层介质膜，由于各膜层都使同一波 长反射光加强，因而膜的层数越多，总反射率就越高.
分振幅法干涉
不过由于介质对光能的吸收，层数也不宜过多，一般以十几 层为佳.能从连续光谱中滤出所需波长范围的光的器件称为滤光 片.采用多层镀膜，可以使只有某一特定波长的光透过，而其他 波长的光都在透射过程中因干涉而相消，从而达到对复色光滤光 的目的.例如，宇航员的头盔和面甲上都镀有对红外线具有高反 射率的多层介质膜，以屏蔽宇宙空间中极强的红外线照射.在实 际应用上，由于一般总是要求反射率更高些，而单层薄膜是达不 到的，因而实际上多采用多层介质薄膜来制成高反射膜.
图13- 13 肥皂膜的干涉
分振幅法干涉
一、 薄膜干涉 1. 薄膜的干涉
图13-14为光照射 到薄膜上反射光干涉的 情况.设入射位置处薄膜 的折射率为n2，厚度为e ，膜的上、下方介质的 折射率分别为n1和n3.
图13- 14 薄膜干涉原理图
分振幅法干涉
【精品课件教案PPT】 第二讲：分振幅法干涉PPT22页
5、教导儿童服从真理、服从集体，养 成儿童 自觉的 纪律性 ，这是 儿童道 德教育 最重要 的部分 。—— 陈鹤琴
▪
26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
▪ห้องสมุดไป่ตู้
27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
▪
28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
▪
29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
▪
30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
22
【精品课件教案PPT】 第二讲：分振 幅法干涉
1、纪律是管理关系的形式。——阿法 纳西耶 夫 2、改革如果不讲纪律，就难以成功。
3、道德行为训练，不是通过语言影响 ，而是 让儿童 练习良 好道德 行为， 克服懒 惰、轻 率、不 守纪律 、颓废 等不良 行为。 4、学校没有纪律便如磨房里没有水。 ——夸 美纽斯
▪
26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
▪ห้องสมุดไป่ตู้
27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
▪
28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
▪
29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
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30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
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3、道德行为训练，不是通过语言影响 ，而是 让儿童 练习良 好道德 行为， 克服懒 惰、轻 率、不 守纪律 、颓废 等不良 行为。 4、学校没有纪律便如磨房里没有水。 ——夸 美纽斯
【精品课件教案PPT】 第二讲：分振幅法干涉共22页文档
【精品课件教案PPT】 第二讲：分振 幅法干涉
6
、
露
凝
无
游氛，天 Nhomakorabea高
风
景
澈
。
7、翩翩新 来燕，双双入我庐 ，先巢故尚在，相 将还旧居。
8
、
吁
嗟
身
后
名
，
于
我
若
浮
烟
。
9、 陶渊 明（ 约 365年 —427年 ），字 元亮， （又 一说名 潜，字 渊明 ）号五 柳先生 ，私 谥“靖 节”， 东晋 末期南 朝宋初 期诗 人、文 学家、 辞赋 家、散
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
谢谢！
1
0
、
倚
南
窗
以
寄
傲
，
审
容
膝
之
易
安
。
21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
文 家 。汉 族 ，东 晋 浔阳 柴桑 人 （今 江西 九江 ） 。曾 做过 几 年小 官， 后辞 官 回家 ，从 此 隐居 ，田 园生 活 是陶 渊明 诗 的主 要题 材， 相 关作 品有 《饮 酒 》 、 《 归 园 田 居 》 、 《 桃花 源 记 》 、 《 五 柳先 生 传 》 、 《 归 去来 兮 辞 》 等 。
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25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
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