劈尖劈尖干涉
劈尖干涉测细丝直径ppt课件
n1
n1
e
n6Βιβλιοθήκη 、劈尖干涉测细丝直径原理装置
光程差
明纹 暗纹
7
2、劈尖干涉测细丝直径原理
劈尖干涉条纹分布特点 光程差：
（1） 棱边处：
有半波损失，光程差：
为暗纹。
2
棱边处为0级暗纹。
条纹级次依次增大
8
2、劈尖干涉测细丝直径原理
（2）相邻明纹 (或暗纹) 所对应的薄膜厚度差
测细丝的直径
θ D
L
（1）利用显微镜读数标尺测
出N个条纹长度，例如：30条
l
明条纹间长4.295mm；
l = 4.295/29mm
12
2、劈尖干涉测细丝直径原理
测细丝的直径
D
L
l
DL
2l
13
3、小结 （1）微小量测量-- 劈尖干涉法
（2）干涉条纹特点 （3）细丝直径测量：
14
思考：
已知波长λ，如何通过劈尖干涉条纹数目变 化测膨胀量△l ？
15
l
ek
e
ek1
9
2、劈尖干涉测细丝直径原理
（3）相邻明纹 (或暗纹) 间距
l
e
ek ek1
l 2
10
2、劈尖干涉测细丝直径原理
劈尖干涉条纹变化特点
相邻明纹 (或暗纹) 间距 l 2
变大条纹变密，反
之变疏。
每一条纹对应劈尖 内的一个厚度，厚度改 变时，对应的条纹随之 移动。
11
2、劈尖干涉测细丝直径原理
1
内容导航
劈尖干涉简介 劈尖干涉测细丝直径原理
总结与思考
简述劈尖干涉的原理及应用
简述劈尖干涉的原理及应用1. 劈尖干涉的原理劈尖干涉是一种基于光的干涉现象的测量技术。
它是利用光的干涉现象来测量物体表面的形状、表面粗糙度、光学特性等。
劈尖干涉是通过将光束通过劈尖棱镜进行分束，然后再将分束后的光束再次合束，观察干涉条纹的变化来获得所测量的信息。
劈尖干涉的原理主要有以下几个方面：•光的干涉：光的干涉是指两束或多束光相互叠加形成干涉条纹的现象。
干涉条纹的形成是因为光波的波动性质导致了波峰和波谷的相遇，使得光强的分布呈现出明暗相间的条纹。
•劈尖棱镜：劈尖棱镜是一种特殊形状的光学元件，其形状类似于一个三角形。
劈尖棱镜可以将入射光分成两束，并在不同的位置重新合成，形成干涉条纹。
•干涉条纹：劈尖干涉的主要观测对象是干涉条纹。
干涉条纹是通过观察光的干涉现象形成的。
当两束光的光程差为波长的整数倍时，二者相干叠加形成明纹；当光程差为波长的半整数倍时，二者相干叠加形成暗纹。
2. 劈尖干涉的应用劈尖干涉作为一种测量技术，具有广泛的应用领域。
以下列举了几个常见的应用：•表面形状测量：劈尖干涉可以用于测量物体表面的形状。
通过观察干涉条纹的变化，可以获得物体表面的高程信息，从而实现对物体形状的测量和分析。
•表面粗糙度测量：劈尖干涉还可以用于测量物体表面的粗糙度。
粗糙的表面会导致干涉条纹的扩散和变宽，而光滑的表面则会产生清晰的干涉条纹。
通过观察干涉条纹的特征，可以判断表面的粗糙度。
•光学元件的质量检测：劈尖干涉可以用于光学元件的质量检测。
通过观察干涉条纹的形态，可以判断光学元件的表面质量、形状是否满足要求，从而提高光学元件的生产质量。
•光学薄膜的测量：劈尖干涉还可以用于光学薄膜的测量。
光学薄膜通常具有一定的反射和透射特性，通过观察干涉条纹的变化，可以获得光学薄膜的厚度、膜层结构等信息。
•生物医学应用：劈尖干涉在生物医学领域具有重要的应用。
例如，可以利用劈尖干涉技术来检测细胞的变形、细胞核的形态变化等现象，从而研究细胞的生物学特性。
2009-2010第21次课 等厚干涉 劈尖、牛顿环
2n
6
b
θ
3.相邻条纹间距 相邻条纹间距
dk
θ
dk+1
∆d
∆d λ b= = Q θ 很小， sin θ ≈ θ sin θ 2n sin θ
7
b=
λ
2n sin θ
λ ≈ 2nθ
λ
θ=
λ
2nb
θ
n
8
4.空气劈尖 空气劈尖
n
b
n1 n1
d
∆ = 2d +
λ
2
kλ , k = 1,2,L ∆= λ
2 k
dk
r dk = 2R
2 k
22
λ = 2n r + λ ∆ = 2ndk +
2 k
2
2R
2
r dk = 2R
( k = 1,2L) 加强
2 k
r λ = + = R 2
2 k
kλ
(2k + 1)
λ
2
( k = 0,1,2L) 减弱
r λ + = kλ R 2
2 k
牛顿环半径： 牛顿环半径： 明环由
•测量未知单色平行光的波长、测透镜曲率半径 测量未知单色平行光的波长、 测量未知单色平行光的波长
用读数显微镜测量第 k 级和第 m 级暗环 半径 rk、rm
rk = kRλ rm = mRλ
2 k
r − r = mRλ − kRλ
2 m
(r − r ) λ= (m − k ) R
2 m 2 k
(D − D ) λ= 4(m − k ) R
例2
解
Q
θ=
λ
2nb
劈尖干涉的概念
劈尖干涉的概念劈尖干涉是光学中的一种干涉现象，它是由于光波传播过程中的相位差引起的。
光波在传播过程中会受到介质的折射、反射以及多种光程差等影响，具体形成劈尖干涉的条件包括：光源要具有一定的自然宽度，如波长的分布、色散等；光通过的介质要有相应的折射率；光束要能够分割成两个或多个波前；光程差必须足够稳定等。
当这些条件齐全时，劈尖干涉现象就会出现。
劈尖干涉的观察装置主要由一个劈尖和一个检测器组成。
劈尖是一种光学元件，它能够将来自光源的光束分成两束，并使它们出射的方向保持一致。
检测器用于记录两束光通过不同光程之后的光强分布。
劈尖干涉现象的本质是两束光波在相遇时发生干涉。
当两束光波波前重叠时，它们会相互干涉，产生明暗相间的干涉条纹。
这些干涉条纹的出现是由于相干光波的干涉和波动性质所引起的，它们可用于测量光源的特性（如波长、自然宽度等）、介质的折射率、薄膜的厚度等。
劈尖干涉的应用十分广泛。
例如在天文学中，利用劈尖干涉技术可以对恒星的直径和表面温度进行精确测量，从而了解宇宙中恒星的物理特性。
在材料科学中，劈尖干涉可以用来研究薄膜的生长过程、厚度的均匀性以及材料的光学性质。
劈尖干涉还可以应用于成像技术，利用干涉条纹的相位信息可以恢复出有关物体形状、轮廓和表面高度等准确的图像信息。
劈尖干涉的实现方法有很多种，其中常用的有马赫-曾德尔干涉仪、杨氏干涉仪等。
马赫-曾德尔干涉仪是一种利用半反射片和平行光板构成的装置，可以观察到高对比度的干涉条纹。
而杨氏干涉仪则是利用一束平行光通过两个狭缝后形成的干涉现象，可以实现非常精确的测量。
总结来说，劈尖干涉是一种利用光波的相干性和波动性质产生的干涉现象。
它通过观察干涉条纹来研究光源、介质和物体的性质。
劈尖干涉在天文学、材料科学和成像技术等领域有着广泛的应用。
通过选择合适的观察装置和分析方法，可以获得准确的物理测量结果。
劈尖干涉公式_劈尖干涉条纹的特征.PPT
劈尖⼲涉公式_劈尖⼲涉条纹的特征.PPT劈尖⼲涉条纹的特征n1 n2 n3 §17-5 薄膜⼲涉—等厚条纹 1. 等厚⼲涉条纹 i b a a’ b’ A B C 当⼀束平⾏光⼊射到厚度不均匀的透明介质薄膜上，如图所⽰，两光线 a 和b 的光程差： 当 i 保持不变时，光程差仅与膜的厚度有关，凡厚度相同的地⽅光程差相同，从⽽对应同⼀条⼲涉条纹--- 等厚⼲涉条纹。
为此，明纹和暗纹出现的条件为： 明纹 暗纹 实际应⽤中，通常使光线垂直⼊射膜⾯， 即 ，光程差公式简化为： 等厚⼲涉条纹 ：为因为半波损失⽽⽣产的附加光程差。
当薄膜上、下表⾯的反射光都存在或都不存在半波损失时，其光程差为: 当反射光之⼀存在半波损失时，其光程差应加上附加光程 ?/2 ,即： 等厚⼲涉条纹 劈尖：薄膜的两个表⾯是平⾯,其间有很⼩夹⾓。
2. 劈尖膜 2.1 劈尖⼲涉光程差的计算 ?=2ne ? ? n · A 反射光2 反射光1 ⼊射光(单⾊平⾏光垂直⼊射) e 空⽓介质 +?/2 当光从光疏介质⼊射到光密介质的表⾯反射时 劈 尖 膜 B 2.2 劈尖明暗条纹的判据 当光程差等于波长的整数倍时，出现⼲涉加强的现象，形成明条纹；当光程差等于波长的奇数倍时，出现⼲涉减弱的现象，形成暗条纹。
明纹 暗纹 劈 尖 膜 …… 2.3 劈尖⼲涉条纹的特征 (1)明、暗条纹处的膜厚： ⼀系列明暗相间的、平⾏于棱边的平直条纹。
劈 尖 膜 2.3 劈尖⼲涉条纹的特征 (2)相邻明纹(或暗纹)所对应的薄膜厚度之差 ?e = ek+1-ek = (2k+1)?/4n -(2k-1)?/4n = ?/2n 相邻明纹(或暗纹)所对应的薄膜厚度之差相同。
e k ek+1 ?e ? 明纹 暗纹 劈 尖 膜 2.3 劈尖⼲涉条纹的特征 (3)两相邻明纹(或暗纹)的间距 结论： a.条纹等间距分布 b.夹⾓?越⼩，条纹越疏；反之则密。
13-5 劈尖干涉 牛顿环
2nl
将 n 1.4, l 0.25cm, 7 10 cm ，代入得
7 10 sin 104 2nl 2 1.4 0.25
因sinθ很小，所以
第13章 光的干涉
5
sin 104 rad
解
如图：按明条纹出现的条件，ek 和 ek 1 应满足下
列两式：
2nek
2nek 1
2
k
(k 1)
2
第13章 光的干涉
13－5
劈尖干涉
牛顿环
7
n(ek 1 ek )
2
ek 1 ek
2n
l sin ek 1 ek
sin
第13章 光的干涉
13－5 讨论
劈尖干涉
牛顿环
4
（1） e 0 时，
2 （2）劈尖干涉的直条纹中，任何两条相邻明纹或暗纹 的距离是相同的，即条纹间距相等。
1 1 1 1 ek 1ll e sin ((k k 1) 1) k k sin k
5
逐渐变暗后又逐渐变亮（或由暗逐渐变亮后又逐渐变暗），好像干涉 条纹移动了一条似的。若观察到条纹移动了N条，则该处空气隙厚度 改变 N 的距离。
2 章 光的干涉 第13
某处的空气膜厚度改变 2 的过程中，将观察到该处干涉条纹由亮
13－5
劈尖干涉
牛顿环
6
例13.4 利用劈尖干涉可以测量微小角度.如图所示， 折射率 n 1.4 的劈尖在某单色光的垂直照射下，测得 两相邻明条纹之间的距离是l=0.25 cm.已知单色光在 空气中的波长 700 nm ，求劈尖的顶角θ.
劈尖干涉
用劈尖干涉法测膜厚。
例： A 、 B 处恰为
A
明纹中心，其间共有
N条暗纹。
B
sio2 e
si
n1 1 n2 1.57
nn33 33..4422
解： 相邻条纹高差
2n2
由棱边 A 到B 处 有 N 个明纹间隔
则 l N 2n2
eB N 2n2
解：由于同一条纹下的空气薄膜
l
厚度相同，由图的纹路弯曲情况
知，工件表面的纹路是凹下去的。
a
由图：H = a sin
因 ：l sin = / 2,
标准平面 H
纹路深度为： H a l2
工件
测量金属细丝的直径
将金属丝夹在两薄
D
玻璃片之间，形成劈尖，
用单色平行光照射形成
等厚干涉条纹。
L
sin D 由： l sin
4 ）干涉条纹的移动
l 2n
1
每一条纹对 应劈尖内的一 个厚度，当此 厚度位置改变 时，对应的条 纹随之移动。
平移时：
相邻两条纹之 间的光程差相差λ， 对应的劈尖膜厚度 相差为：
ek1 ek 2n
当膜厚增加λ/ 2n
的距离时，上下表面的 反射光的光程差增加一 个λ，条纹移动一级。
如果观察到某处干涉条纹（明纹或暗纹）移过 了N 条，即表明劈尖膜的厚度增加了 Nλ/2n 。
2）相邻明纹 (或暗纹) 所对应的薄膜厚度差 l
2nek1 2nek (k 1) k
e
ek ek1
e ek1 ek 2n
3）相邻明纹 (或暗纹) 的间距
l ek1 ek
sin
2n sin
2n
l
l 2n
劈尖干涉应用的原理
劈尖干涉应用的原理1. 什么是劈尖干涉劈尖干涉，也称为杨氏劈尖干涉或杨氏干涉，是一种常见的干涉现象，利用一条狭缝光源经过两个劈尖之间的空隙后，在屏幕上形成一系列条纹。
劈尖干涉广泛应用于光学实验和科研领域，具有重要的理论和实践意义。
2. 劈尖干涉的原理劈尖干涉的原理基于光的波动性和干涉现象。
1.波动性：光可以被视为一种电磁波，具有波动性。
光的波动性是劈尖干涉产生的前提。
2.干涉现象：当两束或多束光波相遇时，由于光波的相位差和干涉条件的影响，会在空间中形成干涉图案，即出现亮暗交替的条纹。
3. 劈尖干涉的产生过程劈尖干涉区别于其他干涉方法的是它的光源。
光源通过劈尖的狭缝射出一束平行的光线，这条光束经劈尖的空隙后，会进一步扩展并照射到屏幕上。
劈尖干涉的产生过程主要包括以下几个步骤：1.光源：使用单色光源，例如激光器或单色LED，以确保光的单色性和相干性。
2.劈尖：劈尖是一个金属片，通常有V字形或Y字形的缺口，光线通过劈尖的空隙进行干涉。
3.狭缝：光线从劈尖的狭缝中传出，形成一束平行的光线。
4.干涉：两束平行的光线经过空隙后，在屏幕上形成明暗交替的条纹。
这些条纹是光的干涉现象的结果。
4. 劈尖干涉的应用劈尖干涉在光学实验和科研领域有着广泛的应用，主要包括以下几个方面：1.波长测量：劈尖干涉可以用来测量光的波长。
通过调节劈尖的空隙宽度或移动屏幕位置，可以观察到条纹的位移，从而计算出光的波长。
2.薄膜测厚：劈尖干涉可以用来测量薄膜的厚度。
当平行光束通过厚度不均匀的薄膜时，会产生不同的相位差，从而形成干涉条纹。
通过观察和分析条纹的变化，可以计算出薄膜的厚度。
3.空气中的折射率测量：劈尖干涉可以用来测量空气中的折射率。
当光线通过空气时，由于空气的折射率与压力和温度有关，会导致光程差的变化。
通过观察条纹的变化，可以推导出空气的折射率。
4.需要高空间相干性的实验：劈尖干涉可以用于需要高空间相干性的实验，例如干涉滤光片的制备和光栅标定等。
18.04.劈尖-牛顿环迈克尔逊干涉仪
l N
2
根据线膨胀系数的定义:
l N
l0(t t0) 2l0(t t0)
2）测细丝的直径
n1
nD
D
n1
L
b
L
sin D
L
由： l sin
2n
有： l D
L 2n
金属丝直径为： D L
2n l
3）检验工件表面的平整度
用这种方法能查出不超过四分之一波长（ 约 0.1 微米）的凹凸缺陷。
表面平整 的工件的 等厚干涉 条纹
存在极小 凸凹不平 的工件的 等厚干涉 条纹
例1：在工件上放一标准平面玻璃，使其间形成 一空气劈尖，并观察到弯曲的干涉条纹。试：根据 条纹弯曲方向，判断工件表面上纹路是凹还是凸？ 并求：纹路深度H。
n2 1.20 问：干涉条纹
如何分布？当油膜中心最
L
高点与玻璃片的上表面相
S
距 h 8.0102 nm 时，可
见明纹的条数及各明纹处
膜厚 ? 若油膜展开条纹如
h
G nn12
何变化?
hr
oR
解 1）条纹为同心圆
Δ 2n2dk k 明纹
d
dk
k
2n2
k 0,1, 2,
油膜边缘 k 0, d0 0 明纹
----- 等厚干涉
四 干涉条纹间距:
任意相邻明纹（或暗纹）对应的膜厚差: d
Δ 2nd
2
k, k 1,2, 明纹
(2k 1) , k 0,1, 暗纹
劈尖干涉原理
劈尖干涉原理
劈尖干涉是一种利用劈尖装置进行的干涉实验。
劈尖装置由一块玻璃板和一块
反射镜组成，其中玻璃板上有一小孔，通过这个小孔可以看到反射镜上的光源。
当光线通过小孔照射到反射镜上时，会产生干涉条纹，这就是劈尖干涉现象。
劈尖干涉原理的实质是利用了光的波动性和波的叠加原理。
当光线通过小孔照
射到反射镜上时，由于光的波动性，光波会沿着各个方向传播，形成一系列波前。
这些波前经过反射后，再次通过小孔，最终在屏幕上形成干涉条纹。
这些干涉条纹的形成是由于不同波前相互叠加而产生的，其间存在着明暗交替的条纹，这就是劈尖干涉的特点。
劈尖干涉实验在实际应用中有着广泛的用途。
首先，它可以用来测量光的波长。
通过劈尖干涉实验，可以精确地测量出光的波长，这对于光学领域的研究具有重要意义。
其次，劈尖干涉还可以用来检验光的相干性。
相干性是光波的一个重要特性，它直接影响到光的干涉现象。
通过劈尖干涉实验，可以检验光的相干性，为光学研究提供重要依据。
此外，劈尖干涉还可以用来研究光的干涉现象，深化对光波性质的认识。
总的来说，劈尖干涉原理是光学领域中一个重要的实验现象，它不仅可以用来
研究光的波动性和波的叠加原理，还可以在实际应用中发挥重要作用。
通过对劈尖干涉原理的深入研究和应用，可以推动光学领域的发展，促进科学技术的进步，为人类社会的发展做出贡献。
因此，劈尖干涉原理的研究具有重要的理论和实践意义，对于光学领域的发展具有重要的推动作用。
劈尖干涉的应用原理
劈尖干涉的应用原理1. 劈尖干涉简介劈尖干涉是一种光学干涉实验方法，利用一束光经过劈尖之后被二次劈尖所干涉产生干涉条纹的现象。
劈尖干涉实验可用于测量光源的波长、测量光学元件的折射率、检测光学元件的表面形貌等。
2. 劈尖干涉的原理劈尖干涉的原理基于光的干涉现象。
当一束光通过劈尖后，分为两束光线，分别称为主光束和辅助光束。
主光束和辅助光束分别经过一次反射或折射之后再次相遇，产生干涉现象。
劈尖干涉的原理可以简单地概括为以下几个步骤：1.光线通过劈尖：一束光线从劈尖的中央通过，被劈尖分为主光束和辅助光束。
2.主光束和辅助光束分别经过反射或折射：主光束和辅助光束分别经过反射或折射，在反射或折射后改变光线的传播方向。
3.主光束和辅助光束再次相遇：经过反射或折射后，主光束和辅助光束再次相遇形成干涉现象。
4.干涉现象观察和分析：通过观察干涉条纹的分布情况，可以得到有关光源、光学元件或表面形貌的信息。
3. 劈尖干涉的应用3.1 测量光源的波长劈尖干涉可用于测量光源的波长。
通过调整劈尖的间距使得干涉条纹尽可能亮，根据干涉条纹的间距可以计算出光源的波长。
这种方法常用于天文观测中，测量光源的波长可以帮助研究天体的性质和结构。
3.2 测量光学元件的折射率劈尖干涉还可用于测量光学元件的折射率。
通过测量光源的波长和劈尖相对于待测光学元件移动的距离，可以计算出待测光学元件的折射率。
这种方法常用于光学元件的质量检测和光学仪器的校准。
3.3 检测光学元件的表面形貌劈尖干涉还可用于检测光学元件的表面形貌。
通过观察干涉条纹的形状和间距，可以判断光学元件的表面是否平整、是否存在凹凸不平的情况。
这种方法常用于制造和检测光学元件，以保证其质量和使用性能。
4. 劈尖干涉的局限性劈尖干涉方法虽然在许多领域都有应用，但也存在一些局限性。
以下是一些常见的局限性：1.对光的波长要求高：劈尖干涉方法对光的波长要求比较高，只能用于特定波长范围的光源，不适用于宽光谱的光源。
12-5-劈尖干涉
观察到劈尖上出现9条暗纹，且第9条在劈尖斜坡上端
点M处，Si的折射率为3.42。试求SiO2薄膜的厚度。
解：由暗纹条件
= 2ne
M
SiO2
O
= (2k+1） /2 (k=0,1,2…) Si
知,第9条暗纹对应于k=8,代入上式得
e = (2k+1) /4n = 1.72(m)
所以SiO2薄膜的厚度为1.72 m。
观察到某处干涉条纹移过了N条，
l0
即表明劈尖的上表面平移了N·/2
的距离。
l N
2
N / 2
L0(t t0)
(2)测膜厚
n1
n2
Si
e SiO2
eN 2 n1
例 在半导体元件生产中，为了测定硅片上SiO2 薄膜的厚度，将该膜的一端腐蚀成劈尖状，已知SiO2 的折射率n =1.46，用波长 =5893埃的钠光照射后，
语言表达。
首 先 ， 要 感 父亲对 我们的 养育和 教诲之 恩。自 古“人 到七十 古来稀 ”，父 亲大人 和 母 亲 同 舟 共济的 六十多 年里， 是不畏 难辛、 自强不 息。在 过去的 风雨中 ，您两 位 老 人 家 含 心茹苦 地将四 个子女 抚养成 人。66年 风风 雨雨， 66载生 活苍桑 。岁月 的 印 痕 消 消 地爬上 了您的 额头， 将您老 人家的 双鬓染 成白霜 。您给 了我们 宝贵的 生 命 ； 您 让 我们过 上了幸 福生活 ；您的 血脉在 我们的 身上流 淌，给 了我们 勇往直 前 的 力 量 ； ，您的 品德在 我们的 心头烙 下了深 深的印 记，启 迪引导 着我们 热爱生
一、劈 尖干涉
L
S
劈尖角
T
M
劈尖干涉条纹间距公式高中
劈尖干涉条纹间距公式高中
劈尖干涉条纹间距公式为l=λ/2nθ，其中λ为入射光波长，n为透明介质的折射率，θ为劈尖倾角。
根据这个公式，可以得出以下结论：
1. 若去掉一个垫片，则劈尖的顶角θ减小，条纹间距变大，条纹变宽、变疏。
2. 劈形区域物质折射率n变大或入射光的波长λ减小，条纹间距变小，条纹变窄、变密。
折射率n变小或入射光的波长λ增大，条纹间距变大，条纹变宽、变疏。
3. 若水平玻璃板上有“凹坑”，可做oa、ob、oc…等辅助面，对应顶角都大于θ，因而对应部分条纹间距变窄，“拐弯”拐向顶角一侧。
4. 若水平玻璃板上有“凸包”，可做oa、ob、oc…等辅助面，对应顶角都小于θ，因而干涉条纹间距变宽，“拐弯”拐向顶角的另一侧。
如果需要更详细的信息，建议阅读光学书籍或请教物理学专业人士。
第5讲 薄膜干涉2- 劈尖
波动光学
例题：在半导体元件生产中，为了测定硅片上SiO2薄膜的厚度， 将该膜的一段腐蚀成劈尖状。已知SiO2的折射率1.46，，Si的 折射率为3.42。用波长5893埃的钠光照射后，观察到劈尖上出 现9条暗纹，且第9条在劈尖斜坡端点M处。试求SiO2薄膜的厚 度。
2ne ( 2k 1) 2, k 0,1,2
2
2
为了精确测量较大的长度, 需将待测物 体K（滚珠）的长度与标准块规G的长度 进行比较。从A和G之间劈形空气层的等 厚条纹求得角，由此可算出K的直径与 G的长度之间的差值
A
KG
B
校准块规
G1、G2是同规号的两个块规，G1的长度是标准的，G2是待校准的。 校准的方法如下：把G1和G2放在钢质平台面上使面和面严密接 触，G1 、G2上面用一块透明平板T压住。如果G1和G2的高度（即 长度）不等，微有差别，则在T和G1 、G2之间分别形成劈尖形 空气层，它们在单色光照射下产生等厚干涉条纹。1)设入射光
第9条暗纹k=8 ，代入上式
e ( 2k 1) 4n, k 8 e 1.72m
n1 =1
n2 =3.42
M
e SiO 2 n =1.46
Si
第5讲 薄膜干涉2---劈尖
测量待测工件的平整度
波动光学
k-1 k k+1
若因畸变使某处移动 了一个条纹 1
k-1 k k+1
表面凹陷
第5讲 薄膜干涉2---劈尖
波动光学
h e
ab
a
h b2
凹
h e
ek 1 ek
h
D
n=1 空气劈尖
第5讲 薄膜干涉2---劈尖
二、光程差计算
2ne
劈尖干涉测细丝直径
（2）相邻明纹 (或暗纹) 所对应的薄膜厚度差 l
ek
ek 1
e
9
2、劈尖干涉测细丝直径原理
（3）相邻明纹 (或暗纹) 间距
lLeabharlann ekek 1
e
l 2
10
2、劈尖干涉测细丝直径原理
劈尖干涉条纹变化特点 相邻明纹 (或暗纹) 间距 l 2
变大条纹变密，反
之变疏。
每一条纹对应劈尖 内的一个厚度，厚度改 变时，对应的条纹随之 移动。
11
2、劈尖干涉测细丝直径原理
测细丝的直径 θ D L （1）利用显微镜读数标尺测 出N个条纹长度，例如：30条 明条纹间长4.295mm； l = 4.295/29mm
12
l
2、劈尖干涉测细丝直径原理
测细丝的直径
D
L
l
L D 2 l
13
3、小结 （1）微小量测量-- 劈尖干涉法
（2）干涉条纹特点
（3）细丝直径测量：
14
思考：
已知波长λ，如何通过劈尖干涉条纹数目变 化测膨胀量△l ？
15
内容导航
劈尖干涉简介 劈尖干涉测细丝直径原理
总结与思考
2
身高测量
头 发 丝 粗 细 怎 么 测 ？
3
薄膜干涉
1 空气 2 3
d n
4
1、劈尖干涉简介
两个表面很平的玻璃片，一端相交，夹角θ很小， 形成一个劈尖形的透明薄膜，称为空气劈尖。
棱边
空气劈尖
5
1、劈尖干涉简介
劈尖干涉：入射单色光经劈尖上、下表面反射， 在上表面相遇而产生的干涉。
光干涉条件：同频率、相位差恒定、传播方向相同。
大学物理 劈尖的干涉
2n2e
2
(2k 1)
2
k
暗纹 明纹
k 1，2，
同一厚度e对应同一级条纹——等厚干涉
第十三章 光的干涉
§13-6 劈尖的干涉 牛顿环
设l为相邻两条明纹或暗纹间的间距
2n2ek
2
k
2n2ek 1
2
(k
1)
ek 1
ek
2n2
又 l sin ek1 ek
间距缩小l=0.5mm，那么劈尖角 应是多少？
解：空气劈尖情况下相邻明纹间距为
l1
2n2 sin
2
第十三章 光的干涉
§13-6 劈尖的干涉 牛顿环
液体劈尖时，相邻明纹间距为
(1 1 )
l2
2n2 sin
2n2
而
l l1 l2
n2
(2 )
2
所以A处为明纹——第3级明纹。
（3）棱边处为暗纹，A处为第三级明纹，所以棱边 到A处共呈现3条明纹，3条暗纹。
第十三章 光的干涉
§13-6 劈尖的干涉 牛顿环
例题2
折射率为1.60的两块标准平面玻璃之间形成一个
劈尖（劈尖角 很小）。用波长=600nm的单色光
垂直入射，产生等厚干涉条纹。例如在劈尖内充满 n=1.40的液体时的相邻明纹间距比劈尖内是空气时的
以rk 4mm，rk5 6mm， 589.3nm代入上式
k=4， R=6.79m
第十三章 光的干涉
§13-6 劈尖的干涉 牛顿环
例题4
劈尖干涉原理
劈尖干涉原理干涉是光学中的重要现象，而劈尖干涉作为其中的一种，具有其独特的原理和特点。
劈尖干涉是指两束来自同一光源的相干光，经过一组劈尖装置后，在焦平面上产生干涉条纹的现象。
接下来，我们将详细介绍劈尖干涉的原理及其相关知识。
劈尖干涉的原理主要涉及到两个方面，一是劈尖装置的作用，二是相干光的干涉现象。
首先，劈尖装置是由两块平面玻璃片组成的，它们的一端是平行的，另一端相对倾斜一定角度。
当一束平行光通过劈尖装置后，会被分成两束光线，这两束光线之间存在一定的光程差。
其次，当这两束光线再次汇聚到焦平面上时，由于光程差的存在，就会产生干涉现象，形成明暗条纹。
劈尖干涉的原理可以用路径差和相位差来解释。
路径差是指两束光线从光源出发到达焦平面的路程差，而相位差则是指两束光线在焦平面上的相位差。
当路径差为波长的整数倍时，两束光线就会形成明条纹；当路径差为波长的半整数倍时，就会形成暗条纹。
这是因为在这些位置上，两束光线的相位差会导致干涉增强或相互抵消的效果。
劈尖干涉的原理还与光的偏振状态有关。
当入射光是偏振光时，通过劈尖装置后会产生两束偏振方向不同的光线，这样就会导致干涉条纹的偏振特性。
因此，在劈尖干涉实验中，我们需要考虑光的偏振状态对干涉条纹的影响。
劈尖干涉的原理不仅在理论研究中具有重要意义，而且在实际应用中也有着广泛的用途。
例如，在光学显微镜中，劈尖干涉可以用来观察透明薄片的厚度和折射率；在光学薄膜的制备过程中，劈尖干涉可以用来监测薄膜的厚度和均匀性。
因此，深入理解劈尖干涉的原理对于光学领域的研究和应用具有重要意义。
总之，劈尖干涉作为光学中的重要现象，其原理涉及到劈尖装置的作用、相干光的干涉现象、路径差和相位差的影响以及光的偏振特性。
通过深入研究劈尖干涉的原理，不仅可以增进对光学现象的理解，还可以推动光学技术的发展和应用。
希望本文的介绍能够帮助大家更好地理解劈尖干涉的原理及其相关知识。
劈尖干涉的应用及原理
劈尖干涉的应用及原理什么是劈尖干涉劈尖干涉是一种光学干涉现象，指的是通过将一束单色光通过两个具有微小球面弯曲的劈尖透镜进行干涉，从而形成干涉图案。
劈尖干涉是一种高分辨率的干涉技术，具有较广泛的应用领域。
劈尖干涉的原理劈尖干涉原理基于光的干涉现象，通过将光线引导到两个近似球面的劈尖透镜上，光线经过劈尖透镜的曲面透射后，光波发生相位差，从而产生干涉现象。
劈尖透镜的曲率半径及震荡幅度决定了光束在焦点处的线宽，从而决定了干涉图案的分辨率和清晰度。
劈尖干涉具体的原理如下：1.入射光束通过第一个劈尖透镜会有波前弯曲，形成一个中心球面和两个涡状环。
这个球面和涡状环可以看作来源于不同波长光的球面波和散焦波。
2.波前经过中心球面透射后，重新聚焦为球面波，在中心区域形成一个亮点。
3.波前经过散焦涡状环透射后，形成一系列干涉环，其中每一个环的中心都对应一个特定波长的光。
4.当第二个劈尖透镜引导聚焦干涉光束与散焦干涉光束再次交汇时，会产生干涉条纹，并形成干涉图案。
劈尖干涉的应用劈尖干涉由于其高分辨率的特性，被广泛应用于以下领域：1. 异物检测劈尖干涉可以用于检测光纤、液晶显示器等材料中的微小缺陷，如裂纹、污染等。
通过观察干涉图案可以确定缺陷的大小和位置，并判断产品的质量。
2. 表面形貌测量劈尖干涉可以应用于表面形貌的测量，如激光陀螺仪、光学元件等的制造与测量。
通过测量干涉图案的形状和分布，可以得到需要测量的物体的表面形貌信息。
3. 光学显微术劈尖干涉可以用于光学显微术，通过干涉图案获得样品的局部细节和形貌信息。
这种显微术具有高分辨率和高对比度的优点，适用于生物、医学、纳米材料等领域。
4. 光学通信劈尖干涉可以应用于光纤通信中的光学连接质量检测。
通过检测干涉图案，可以判断光器件之间的连接质量，保证光信号的传输品质。
5. 光学传感劈尖干涉还可以用于光学传感领域。
通过测量干涉图案中干涉环的位置和形状的变化，可以得到被测物体的温度、压力、形变等信息。
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光的干涉 n1 =1.20)污染了某 例3 一油轮漏出的油(折射率 海域, 在海水( n2 =1.30)表面形成一层薄薄的油污.
第一节
2n1d , k 1,2, (1) Δr 2dn1 k k k 1, 2n1d 1104 nm k 2, n1d 552nm 绿色
光的干涉
波阵面分割法
振幅分割法
s1
光源 *
s2
第一节
三 杨氏双缝干涉实验
光的干涉
B
s
s1
d o
r1
r
D
p
r2
x
o
s2
x r d sin d D D k d x
加强 k 0,1,2, (2k 1) 2 减弱 明纹 暗纹
k
D ( 2 k 1) d 2
第十一章 波动光学
教学基本要求
第十一章 波动光学
1. 了解光的相干性，掌握双缝干涉、洛埃镜实验和 薄膜干涉现象的产生条件和计算方法。
2. 理解惠更斯-菲涅耳原理，掌握单缝衍射、光栅衍 射和X射线衍射现象产生的条件和计算方法。 3. 了解光的偏振和物质的旋光现象，掌握马吕斯定 律的应用和物质旋光度的测量方法。
(2) 若入射光的波长为600nm,求相邻两明纹间的距离.
解
D x14 x4 x1 k 4 k1 d d x14 D 500nm（2） x 3.0 mm D k4 k1 d
D （1） x k , k 0 , 1, 2, k d
第一节
例1
光的干涉
有一玻璃劈尖 , 放在空气中 , 劈尖夹 5 角 8 10 rad , 用波长 589 nm 的单色光垂直 入射时 , 测得干涉条纹的宽度 b 2.4mm , 求 这玻 璃的 折射率. 解
第一节
当光线垂直入射时 i
当
光的干涉
0
n2 n1
时
Δr 2dn2
当
2
时
n1 n2 n1 n1 n2 n3
n3 n2 n1
Δr 2dn2
(1) 如果太阳正位于海域上空,一直升飞机的驾 驶员从机上向下观察,他所正对的油层厚度为460nm, 则他将观察到油层呈什么颜色? (2) 如果一潜水员潜入该区域水下,又将看到油 层呈什么颜色? 解
E'
E
s1
d
K
s2
M
L
D
半波损失 ：光从光速较大的介质射向光速较小的 介质时反射光的相位较之入射光的相位跃变了 π ，相 当于反射光与入射光之间附加了半个波长的波程差， 称为半波损失.
第一节
光的干涉
例1 以单色光照射到相距为0.2mm的双缝上,双缝与 屏幕的垂直距离为1m. (1) 从第一级明 纹 到同侧 的第四级明 纹的距离为 7.5mm,求单色光的波长;
第一节
五 薄膜干涉
光的干涉
n2 n1
加强
1
M1 M2
k
2
L 3
P
Δr ( 2k 1)
2 (k 0,1,2,)
减弱
n1
n2
i
D C
A B 4
d
E 5
n1
光程差的讨论
s1 *
波程差
r1
r2
r r2 r 1
Δr Δ 2π λ
P
相位差
s 2*
n
光程差
Δr nr2 r1
明纹
b
k , k 1,2, Δ
(2k 1) , k 0,1, 暗纹 2
第一节
n1 n
光的干涉
讨论
b
n
L
1）劈尖
d 0
n / 2
D
Δ 为暗纹. 2
d
1 (k ) （明纹） 2 2n
n1
b
劈尖干涉
k 2n （暗纹）
第一节
光的干涉
2）相邻明纹（暗纹）间的厚度差
k 0,1,2,
第一节
明暗条纹的位置
光的干涉
x
讨论
D ( 2k 1) d 2
D k d
明纹
暗纹
k 0,1,2,
1) 白光照射时，出现彩色条纹 2) 条纹间距 3） 条纹间距
D (k 1) x d x与d 、 D、 的关系
第一节
四 洛埃镜实验
光的干涉
第一节
一 光是一种电磁波
光的干涉
r E E0 cos (t ) u r H H 0 cos (t ) u
平面电磁波方程
光矢量 用 E 矢量表示光矢量, 它在引起人眼视
觉和底片感光上起主要作用 . 真空中的光速
c
1
0 0
14 14
可见光的范围
: 400 ~ 760nm : 7.5 10 ~ 4.3 10 Hz
2n1d 315 .4nm 4 1/ 2
红光 紫光
紫 红 色
第一节
光的干涉
应用一：增透膜和增反膜
利用薄膜干涉可以提高光学器件的透光率 . 例4 为了增加透射率 , 求 氟化镁膜的最小厚度. 已知 空气 n1 1.00 ,氟化镁 n2 1.38 , 550nm
23 解 取
第一节
二 相干光
光的干涉
1）普通光源的发光机制
1
2 P
8 10
激 发 态
跃迁
En
t : 10 ~ 10 s
自发辐射
普通光源发光特 点： 原子发光是断续 的，每次发光形成一 长度有限的波列, 各 原子各次发光相互独 立，各波列互不相干.
基态
原子能级及发光跃迁
E h
第一节
2）相干光的产生
d i 1 d i
2n
n
2
b
b
n1 n
D L
n 2
L
n
n / 2
D
3）条纹间距（明纹或暗纹）
n1
b 2 n
n D L L 2b 2nb
b
劈尖干涉
第一节
4 ）干涉条纹的移动
光的干涉
每一条 纹对应劈尖 内的一个厚 度，当此厚 度位置改变 时，对应的 条纹随之移 动.
k 3, 2 n1d 368 nm 3
第一节
(2) 透射光的光程差
光的干涉
Δt 2dn1 / 2
k 1,
k 2,
k 3,
k 4,
2n1d 2208 nm 1 1/ 2
2n1d 736 nm 2 1/ 2 2n1d 441 .6nm 3 1/ 2
Δr 2dn2 (2k 1)
n1 n2
玻璃
d n3 n2
则
氟化镁为增透膜
99.6nm d d min 4n2 （增强） Δt 2n2 d
2
k 0
减弱
2
第一节
应用二：劈 尖
光的干涉
n
n1 n1
T
L
d
S
劈尖角
M
Δ 2nd
DLeabharlann 2 n n1