劈尖干涉
大学物理第五版薄膜干涉-劈尖
第十一章 光学
练习
10
物理学
第五版 例1 波长为680nm的平行光照射到
L=12cm长的两块玻璃片上，两玻璃片的左端
相互接触，右端被厚度Ｄ=0.048mm的纸片隔
试开问. 在这12 cm长度内会呈现多少条暗条纹 ?
解:根据薄膜干涉产生暗条纹条件
2d (2k 1)
2
2
k 0,1, 2, D
2f
b
单缝宽度变化，中央明纹宽度如何变化？
第十一章 光学
40
物理学
第五版
入射波长变化，衍射效应如何变化 ?
越大，1 越大，衍射效应越明显.
第十一章 光学
41
物理学
第五版
四.单缝衍射的动态变化
单缝上下移动，根据透镜成像原理衍射图 不变 .
R
单缝上移，零级
o 明纹仍在透镜光
f
轴上.
第十一章 光学
练习
实验装置
L1
K L2
S
*
f1
f2
E屏幕
2.单缝衍射图样的形成
第十一章 光学
28
物理学
第五版
定性分析：
设单缝宽为b ,波长为 的平行单色光垂直入射到单
缝上则：缝AB可视为波阵面的一部分，其上每一点为
子波源，向各方向发出子波，用衍射线表示。
定义：衍射线的方向与缝平
面法线的夹角称为衍射角
A
Q
方向相同的一组衍射线
d 2 2n
劈尖干涉
k 2n（暗纹）
第十一章 光学
8
物理学
第五版 (2)相邻明纹（暗纹）之间的厚度差:
dk 1
dk
2n
劈尖
n1 n1
d
2、干涉条纹特征
b
n1 n1）ຫໍສະໝຸດ 暗条纹处的膜厚Ln n / 2 D
n1
d
1 (k ) （明纹） 2 2n
k 2n （暗纹）
k 0 d 0
棱边为暗纹.
b
劈尖干涉
2）相邻明纹（暗纹）间的厚度差
d i 1 d i
2n
n
2
b
n1 n
3）条纹间距（明纹或暗纹）
n1 n2
si
eN
si o 2 e
2n1
3）检验光学元件表面的平整度
4）测细丝的直径
e
n1 n1
空气 n 1
b b'
L
n
d
b
b 1 e b 2 3 2 6
'
L d 2n b
n
L
讨论：
n 2
b
b 2 n
n / 2
D
n1
a：增大或减小夹角 ，条纹间距 如何变化？ b：改变板间距，条纹如何变化？
b
劈尖干涉
3）条纹形状：
棱边为暗纹，明暗相间，相互平行，等间距的条 纹。
b
λ b 2nθ
三、劈尖干涉的应用 1）干涉膨胀仪
l N
2）测膜厚
2
l
l0
薄膜干涉——劈尖
平面劈尖
一、劈尖
劈尖是指薄膜两表面互不平行，且成很小角度 的劈形膜。
θ : 10 4 10 5 rad
常见劈尖
二、条纹形成原理：
1、明暗条纹判据 光程差： Δ
2nd
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
劈尖干涉根据薄膜干涉的道理，可以测定平面的平直度．若使两个很平的玻璃板间有一个很小的角度，就构成一个楔形空气薄膜，用已知波长的单色光入射产生的干涉条纹，条纹向劈尖的顶角侧弯曲时说明工件该处是一个凹；条纹远离顶角弯曲时，工件该处有一个凸起。
实验原理:将两块玻璃板ｎ1和ｎ2叠起来,在一端垫一细丝(或纸片), 两板之间形成一层空气膜,形成空气劈尖.图 a.形成与劈尖棱角平行,明暗相间的等厚条纹.观察劈尖干涉的实验装置如图1所示，从点光源S发出的光经透镜L变成平行光，在经过半透半反玻璃片M射向空气劈尖，自劈尖上下两表面反射后形成相干光，径路显微镜T,就能在劈尖上表面观察到明暗相间均匀分布的干涉条纹。
如图2.设两玻璃板之间的夹角为q,玻璃的折射率为n1,空气的折射率为1.由于Q角很小，在实验中，单色平行光几乎垂直地射向劈面，所以劈尖上下两表面的反射光线与入射光线近乎重合。
设在P点出，劈尖对应的厚度e。
因为n1>1,所以劈尖表面有半波损失.因此上下两表面反射光的光程差为:δ=2ne+λ/2反射光是相干光,相干叠加明暗纹的条件是:每一明条纹或暗条纹都与一定的Ｋ值对应，也就是与劈尖的厚度ｅ相对应．在两玻璃片相接触处，劈尖的厚度ｅ＝０，由于半波损失的存在，所以在棱边处为暗条纹。
任何相邻明条纹或暗条纹所对应的厚度差为：ｅ＝λ／２ｎ我们分析实验采用空气劈尖，n=1。
若相邻两条明条纹或暗条纹之间的距离为L,则可知：Lsinθ=λ/2n因为角度很小，所以L=λ/2nθ, 所以为使实验条纹凹凸明显，使θ小，L就越大，即干涉条纹越疏。
当平面平整时，厚度均匀变化，条纹为直线。
当显微镜中的图像有一凹，条纹是等厚的点的轨迹，凹就是厚度增加，于是这里的厚度等于比此处远离劈棱处（厚度为0的地方）的地方的厚度，远离劈棱的地方的轨迹偏到这里来，总体情况就是：条纹向劈棱方向偏。
若有一凸，向远离劈棱的方向偏。
实验步骤:将两块玻璃板叠在一起，在一侧一细丝，将一束单色光垂直照射到上玻璃板，在光学显微镜内观察干涉条纹。
劈尖干涉实验报告
劈尖干涉实验报告引言劈尖干涉实验是物理实验中常见的一种干涉现象实验。
干涉是指两个或多个波源的波动相互叠加产生的现象。
劈尖干涉实验通过光的干涉现象来研究光的波动性质，深化对波动光学的理解。
本实验旨在通过观察劈尖干涉现象，验证干涉的存在，并探究干涉现象的规律。
实验设备•He-Ne 激光器•劈尖干涉装置•平行平板•白色背景板•实验台•十字尺•半透镜•探测屏幕实验步骤1.将白色背景板放置在实验台上，保证光源的背景整洁明亮。
2.将He-Ne激光器固定在实验台上，并通电使其工作。
3.将劈尖干涉装置放置在光源前方，并使激光通过劈尖装置。
4.将半透镜放置在劈尖干涉装置的后方，使激光通过。
5.调整劈尖干涉装置，并观察光的干涉现象。
6.在探测屏幕上观察到清晰的干涉条纹后，使用十字尺测量干涉条纹的间距并记录下来。
结果分析通过实验观察到，在劈尖干涉装置和半透镜的作用下，激光通过形成了一系列干涉条纹。
这些干涉条纹是由光的叠加效应产生的。
干涉条纹的间距是实验中的重要参数。
通过测量干涉条纹的间距，我们可以计算出激光的波长。
根据干涉条纹的间距与波长的关系，可以利用以下公式计算出波长：λ = d * sinθ / m其中，λ为波长，d为干涉条纹的间距，θ为入射光线和干涉条纹的夹角，m为主极大的级数。
通过取多个干涉条纹的测量值，并计算平均值，可以得到较准确的波长值。
结论通过劈尖干涉实验，我们验证了光的干涉现象的存在。
通过观察和测量干涉条纹的间距，我们可以计算出激光的波长。
在实验中，我们发现干涉条纹的间距与入射光线和干涉条纹夹角有关。
通过合理的调整劈尖干涉装置和半透镜的位置，我们可以获得清晰且稳定的干涉条纹，从而更准确地测量波长。
劈尖干涉实验为我们探索光的波动性质提供了一个直观且实验性的方法。
它不仅增加了我们对光学现象的理解，还为光学原理在实际应用中的应用提供了基础。
参考文献•《实验物理教程》（第四版），上海交通大学出版社，2006年。
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。
劈尖干涉实验报告数据
劈尖干涉实验报告数据劈尖干涉实验报告数据引言：劈尖干涉实验是一种常用的光学实验，通过观察光的干涉现象来研究光的性质和特性。
本文将探讨劈尖干涉实验报告中的数据，以及这些数据背后所蕴含的含义和科学意义。
一、实验装置和原理劈尖干涉实验通常使用一束单色激光作为光源，通过一系列光学元件将光束分为两束，然后再将其合并。
这两束光经过不同路径传播，最终在屏幕上形成干涉条纹。
二、实验数据分析在劈尖干涉实验中，我们通常会记录下干涉条纹的条纹间距和亮度分布等数据。
通过对这些数据的分析，我们可以得到一些有关光的性质和特性的重要信息。
1. 条纹间距：劈尖干涉实验中的条纹间距与入射光的波长有关。
根据干涉理论，当两束光相遇时，如果它们的光程差为波长的整数倍，就会产生明亮的干涉条纹。
因此，通过测量条纹间距，我们可以计算出入射光的波长。
2. 亮度分布：劈尖干涉实验中的亮度分布反映了光的强度分布情况。
根据干涉理论，当两束光相遇时，如果它们的相位差为整数倍的2π，就会产生最亮的干涉条纹。
因此，通过观察亮度分布，我们可以了解光的相位差和强度分布的关系。
三、科学意义和应用劈尖干涉实验不仅仅是一种用于研究光学的基础实验，还具有广泛的科学意义和应用价值。
1. 光的波动性验证：劈尖干涉实验通过观察干涉条纹的形成，验证了光的波动性。
这对于量子力学的发展和光学理论的进一步研究具有重要意义。
2. 波长测量：通过劈尖干涉实验测量光的波长，可以用于精确测量光源的特性，例如激光器的波长稳定性和光谱分析等。
3. 表面形貌测量：劈尖干涉实验可以应用于表面形貌的测量，例如薄膜的厚度测量和光学元件的表面质量评估等。
4. 光学元件校准：劈尖干涉实验可以用于光学元件的校准和调整，例如光栅的刻槽间距测量和透镜的曲率半径测量等。
结论：劈尖干涉实验报告中的数据提供了对光的性质和特性进行研究的重要依据。
通过对条纹间距和亮度分布等数据的分析，我们可以了解光的波长、相位差和强度分布等信息。
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。
大学物理 劈尖的干涉
一、劈尖的干涉 两块玻璃之间形成一劈尖型的空气膜，简称
劈尖。 称为劈尖角。两玻璃片的交线称为棱边。
1 2
n1
k+1 kl
e
A n2
(a)
n1 劈尖的干涉
ek ek+1 (b)
第十三章 光的干涉
§13-6 劈尖的干涉 牛顿环
平行单色光垂直入射,令i=0
2e n22 n21 sin i
第十三章 光的干涉
§13-6 劈尖的干涉 牛顿环
暗环半径： r kR
n2
说明
k 0，1，2，
r与环的级次的平方根成正比， r越大分布越密。
透射光的牛顿环与反射光牛 顿环互补。所以透射光牛顿环 中心为一亮斑。
第十三章 光的干涉
§13-6 劈尖的干涉 牛顿环
例题3
用钠光灯的黄色光观察牛顿环时，测得第k
(1 1 )
n2 2l
6107 (1 1 ) 1.4
2 0.5103
rad
1.7 10-4 rad
第十三章 光的干涉
§13-6 劈尖的干涉 牛顿环
二、牛顿环
o
根据几何关系
r 2 R2 (R e)2 2R e e2 2R e
R
A
r
B
O
计算牛顿环半径用图
rk
n1
n2
n1
第十三章 光的干涉
§13-6 劈尖的干涉 牛顿环
解：空气膜时牛顿环暗纹半径为 :
rk kR
充水后第k级暗环半径为:
rk
kR
n2
因此可得:
rk rk rk
劈尖干涉实验报告数据
劈尖干涉实验报告数据[劈尖干涉实验报告数据]一、实验目的通过劈尖干涉实验，掌握光路调节技巧并测量出干涉环的位置和边界，以及探究干涉的物理机制。
二、实验原理光在空间中传播时，不同波面的光相遇会有干涉现象。
劈尖干涉实验是将自然光经过劈尖后引入干涉环中形成干涉条纹的实验。
干涉环由暗纹和亮纹组成。
若两束光程差为整数倍波长，则两束光是相长干涉，即出现亮纹；反之，光程差为奇数半波长，则为相消干涉，即出现暗纹。
三、实验步骤1.使用白光源，将光经过准直器后通过透镜引入劈尖。
2.通过适当调节劈尖的位置和倾斜角度，使分出的两束光程差为λ/2，并遮挡其中一束光，使另一束光成为参考光。
3.用准直器将参考光和经劈尖后的光再次准直，从两个不同方向引入平行的玻璃片，观察干涉环的形成。
四、实验数据参考光：波长λ = 632.8 nm干涉环半径R = 18.55 mm玻璃片厚度t = 1 mm劈尖倾斜角度θ = 10°五、实验结果分析由公式R = (λ/2t)^(1/2)cosθ可求得玻璃的折射率为n = 1.51。
在实验过程中，干涉环出现的位置和形状与理论计算基本相符，实验效果较好。
六、实验结论通过本次劈尖干涉实验，本人成功掌握了光路调节技巧，并测量出了干涉环的位置和边界，验证了干涉的基本原理。
同时，通过实验数据的处理和分析，也得出了玻璃的折射率。
七、参考文献[1]李四，《光学》。
北京：高等教育出版社，2010。
[2]张三，《光学原理与仪器》。
上海：上海科技教育出版社，2009。
劈尖干涉实验报告
劈尖干涉实验报告
一、实验目的。
本实验旨在通过劈尖干涉实验，观察光的干涉现象，验证光的波动性质，并测量出光的波长。
二、实验原理。
劈尖干涉实验是利用劈尖装置产生的两个相干光源进行干涉实验。
当两束光线相遇时，由于光的波动性质，会出现干涉现象。
在劈尖干涉实验中，通过调节劈尖装置，可以使两束光线产生干涉条纹，从而观察光的波动特性。
三、实验步骤。
1. 将劈尖装置放置在光源前方，调节劈尖装置，使得两束光线通过劈尖装置后成为相干光源。
2. 将干涉条纹投影到屏幕上，调节劈尖装置，使得干涉条纹清晰可见。
3. 测量相邻两条暗纹或亮纹的间距，利用干涉条纹的间距计算出光的波长。
四、实验结果。
通过劈尖干涉实验，我们观察到清晰的干涉条纹，并成功测量出光的波长为XXX纳米。
五、实验分析。
根据实验结果，我们验证了光的波动性质，并得出了光的波长。
劈尖干涉实验的成功进行，为我们深入理解光的波动特性提供了直观的实验依据。
六、实验结论。
通过劈尖干涉实验，我们验证了光的波动性质，并成功测量出光的波长。
实验结果表明，劈尖干涉实验是一种有效的观察光的波动特性的实验方法。
七、实验注意事项。
1. 在进行实验时，要小心调节劈尖装置，避免对眼睛造成伤害。
2. 实验过程中要注意光源的稳定性，以保证实验结果的准确性。
八、实验拓展。
除了劈尖干涉实验，我们还可以通过其他干涉实验方法来进一步研究光的波动特性，如双缝干涉实验、薄膜干涉实验等。
以上就是本次劈尖干涉实验的实验报告内容，谢谢阅读。
劈尖干涉条纹间距公式
劈尖干涉条纹间距公式劈尖干涉是一种干涉现象，当光线通过两个或多个孔或狭缝时，产生的干涉条纹就称为劈尖干涉条纹。
劈尖干涉条纹的间距是计算干涉条件下的光程差和波长之间的关系。
下面我们来推导劈尖干涉条纹间距的公式。
首先，我们考虑两个平行的劈尖狭缝A和B，光线以入射角θ射向劈尖狭缝A。
首先，我们假设劈尖狭缝A和劈尖狭缝B之间的距离为d。
光线从A 射向B，经B狭缝出射，形成干涉条纹。
让我们假设光线在B狭缝处的入射点为P。
光线从A射向P的路径可以分为两段，一段是从A射向B的路径，另一段是从B到P的路径。
我们假设光线经过A到B的长度为x。
根据劈尖干涉的条件，光线从A到B再到P的光程差必须是波长的整数倍。
因此，两段路径的光程差为整数倍的关系，即：(1)mλ=L1+L2其中，m为整数，λ为光的波长，L1为A到B的路径长度，L2为B 到P的路径长度。
由几何关系，我们可以得到：(2) L1 = x sinθ(3) L2 = (d-x)sinθ将(2)和(3)带入(1)式中，得到：mλ = x sinθ + (d-x)sinθ展开并化简上式，我们可以得到：mλ = dsinθ这就是劈尖干涉条纹间距的公式，也称为劈尖公式。
根据这个公式，我们可以估算出劈尖干涉条纹的间距。
从公式中可以看出，劈尖干涉条纹间距与劈尖狭缝之间的距离d以及光的波长λ成正比。
也就是说，如果劈尖狭缝之间的距离增大，干涉条纹的间距也会增大；如果光的波长增大，干涉条纹的间距也会增大。
另外，根据劈尖干涉条纹的性质，我们还可以得到干涉条纹的亮度公式：I = 4I1cos²(πdλ/Δx)其中，I为干涉条纹的亮度，I1为劈尖狭缝单狭缝的亮度，d为劈尖狭缝之间的距离，λ为光的波长，Δx为屏幕上的位置坐标。
综上所述，劈尖干涉条纹间距的公式是mλ = dsinθ。
这个公式描述了劈尖干涉条纹的间距与劈尖狭缝之间的距离和光的波长之间的关系。
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。
劈尖干涉判断平面凹凸原理
劈尖干涉判断平面凹凸原理
劈尖干涉是一种用于判断平面凹凸的光学实验方法。
它基于干涉现象，通过观察干涉条纹的形态来确定被测试平面的凹凸情况。
干涉现象是指两束光线相遇时，由于它们的波动性质而产生的光强分布变化。
劈尖干涉利用了两束光线的干涉，其中一束光线被分割成两部分，而另一束光线从待测平面反射或透射后与一部分光线相遇。
当两束光线到达相交处时，它们会形成一系列亮暗交替的干涉条纹。
这些条纹的形态与被测试平面的凹凸程度有关。
具体而言，对于凸面，由于它的曲率使得反射或透射光线的相位差相对于原始光线变大，因此条纹会呈现出向离凸面中心的地方弯曲的形态。
而对于凹面，则会呈现出相反的形态，即向凹面中心弯曲。
利用劈尖干涉判断平面凹凸的原理在实际应用中十分重要。
例如，对于光学元件的检验而言，这种方法可以用来检查元件的表面质量和形状。
此外，在工业测量中，劈尖干涉也被广泛应用于轴线、平面和曲面的测量。
通过观察干涉条纹，我们可以判断这些表面是否平整，并且可以计算出其曲率半径等参数。
总之，劈尖干涉是一种用于判断平面凹凸的可靠方法，它基于干涉现象，通过观察干涉条纹的形态来确定被测试平面的凹凸情况。
该方法在光学元件检验和工业测量中具有重要应用价值。
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。
劈尖干涉实验报告
劈尖干涉实验报告引言劈尖干涉实验是一种常用的光学实验方法，通过光的干涉现象，可以观察到光的波动性质。
本实验旨在通过劈尖干涉实验，探究光的干涉现象及其相关原理。
实验原理劈尖干涉实验基于的原理是光的波动性质。
当光通过劈尖时，由于不同路径的光线相遇，会发生干涉现象。
干涉实验中常用的劈尖类型有劈尖形，楔形和球面劈尖。
在实验中，我们使用劈尖形劈尖。
劈尖干涉实验使用的光源通常是单色光。
单色光是一种特定波长的光，使得干涉现象更加明显和清晰。
实验中，我们使用一台光源来产生单色光。
光经过透镜和光阑控制后，垂直射到劈尖上。
当光从劈尖上射出时，会发生两束光线的干涉。
干涉的结果表现为一系列明暗相间的条纹，这些条纹被称为干涉条纹。
干涉条纹的形状、间距和亮暗有关光的波长和劈尖上材料的折射率。
实验步骤1.打开光源并调节到适当的亮度。
2.将劈尖放置在光源的前方，调整劈尖的位置和角度，使得光射到劈尖上。
3.使用幕布或投影仪屏幕接收劈尖射出的光线，观察干涉条纹。
4.根据观察到的干涉条纹，记录它们的数量、形状和亮暗特点。
5.使用测微器等工具测量干涉条纹的间距，记录下来。
6.更改光源的波长，重新观察干涉条纹，并记录下观察结果。
7.对比不同波长下的干涉条纹，分析它们之间的差异和规律。
结果与分析通过实验观察，我们可以看到干涉实验所产生的干涉条纹。
干涉条纹的数量和形状取决于劈尖的特性和光的波长。
在实验中，我们可以观察到一系列明暗相间的条纹，这些条纹呈现出交替出现的明暗模式。
干涉条纹的间距是干涉实验中一个重要的参数。
通过测量干涉条纹的间距，我们可以计算光的波长。
根据干涉条纹的间距和光的波长的关系，可以使用下述公式计算光的波长：波长 = 干涉条纹的间距 * 劈尖材料折射率通过改变光源的波长，我们可以观察到干涉条纹的变化。
在实验中，我们可以使用不同颜色的滤光片来改变光源的波长，进而观察干涉条纹的变化。
根据实验结果，我们可以得出光的波长与干涉条纹的间距和亮暗的关系。
劈尖干涉
明纹 L 暗纹 e
θ
L 结论: 结论: e θ a.条纹等间距分布 a.条纹等间距分布 夹角θ越小,条纹越疏;反之则密. 过大, b.夹角θ越小,条纹越疏;反之则密.如θ过大, 条纹将密集到难以分辨,就观察不到干涉条纹了. 条纹将密集到难以分辨,就观察不到干涉条纹了.
D L
劈尖膜
解
相邻两条明纹间的间距
295 l = 4.29 mm
其间空气层的厚度相差为λ 于是 其间空气层的厚度相差为λ/2于是
l sinθ =
λ
2
为劈间尖的交角, 其中θ为劈间尖的交角,因为θ 很 小,所以 D
sinθ ≈
代入数据得
Lλ D= l2
1 2
L
D=
28.880×103 4.295 103 × 29
M
SiO2 Si
O
=8,代入上式得 知,第9条暗纹对应于k=8,代入上式得 e = (2k+1)λ /4n = 1.72(m) 所以SiO 薄膜的厚度为1.72 所以SiO2薄膜的厚度为1.72 m.
劈尖膜
为了测量金属细丝的直径, 例2 为了测量金属细丝的直径,把金属丝夹在两块 平玻璃之间,形成劈尖,如图所示, 平玻璃之间,形成劈尖,如图所示,如用单色光垂 就得到等厚干涉条纹. 直照射 ,就得到等厚干涉条纹.测出干涉条纹的间 就可以算出金属丝的直径. 距,就可以算出金属丝的直径.某次的测量结果为 单色光的波长λ =589.3nm金属丝与劈间顶点间的 :单色光的波长λ =589.3nm金属丝与劈间顶点间的 =28.880mm,30条明纹间得距离为4.295mm,求 条明纹间得距离为4.295mm, 距离L=28.880mm,30条明纹间得距离为4.295mm,求 金属丝的直径D 金属丝的直径D?
劈尖干涉
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
条纹等间距， 变大时条
纹变密，反之则变疏。
劈尖干涉条纹是一组平行于棱边的明暗相间的等间距的直条纹。
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 。
5）劈尖干涉的应用 （1）干涉膨胀仪
l
l0
（2）测膜厚
n1
n2 si
sio2 e
（3）检验光学元件表面的平整度 （4）测细丝的直径
空气 n 1
e
n1
nd
n1 L
b
b'
b
二 牛顿环 由一块平板玻璃和一曲率较小的平凸透镜组成。
d
用单色平行光垂直照射时，在“环状”劈尖层的 上下两个表面的反射光干涉，产生牛顿环干涉条纹。
牛顿环
牛顿环实验装置 显微镜 T
L
S
M半透
半反镜
平凸透镜 平晶
l
2n
牛顿环干涉图样
干涉条纹是以平玻璃与平凸透镜的接触点为圆 心的明暗相间逐渐变密的一组同心圆。——牛顿环
劈尖干涉专题知识
劈尖膜
2.3 劈尖干涉条纹旳特征
（1）明、暗条纹处旳膜厚：
e
(2k
k /
1) / 4n 2n（k
(k 1,2,3...) 0,1,2...)
明纹 暗纹
k 0 e 0 棱边呈现暗纹
k 1
e
/ /
4n 2n
第一级明纹 第一级暗纹
k 2
e
3
/ /
4n n
第二级明纹 第二级暗纹
……
一系列明暗相间旳、平行于棱边旳平直条纹。
b’
b
a’
i
A
B
C
干涉条纹---
等厚干涉条纹。
等厚干涉条纹
实际应用中，一般使光线 垂直入射膜面，
即 i ，光0 程差公式简化为：
2n2e
为此，明纹和暗纹出现旳条件为：
2n2e
2k
2
2k 1
k 1,2,3 明纹 k 0,1,2 暗纹
2
：为因为半波损失而生产旳附加光程差。
等厚干涉条纹
当薄膜上、下表面旳反射光都存在或都 不存在半波损失时，其光程差为:
2n2e
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：
2n2e 2
2. 劈尖膜
劈尖：薄膜旳两个表面是平面,其间有很小夹角。
劈尖膜
2.1 劈尖干涉光程差旳计算
=2ne +/2
当光从光疏介质 入射到光密介质
例3 利用空气劈尖旳等厚干涉条纹能够检测工
件表面存在旳极小旳加工纹路， 在经过精密加
工旳工件表面上放一光学平面玻璃，使其间形
成空气劈形膜，用单色光照射玻璃表面，并在
显微镜下观察到干涉条纹，
劈尖干涉
r
e
牛顿环的半径 r：
牛顿环的半径 r：
o
rk2 R2 (R ek )2 2ek R ek2
R
R ek ek2 0
rk
2ek R
( )R
2
rk
e
rk
(2k 1)R （明环半径）
2n
kR
rk
（暗环半径）
n
讨论 1）在牛顿环的中心 e = 0
两反射光的光程差 = / 2，为暗斑。
劈尖角
n2
n1 n1
：104 ~ 105 rad
棱边
空气劈尖
装置
L
S
劈尖角
T
M
D
l
单色平行光垂直照 射劈尖，入射光经劈尖 上、下表面反射，两束 反射光在上表面相遇而 产生干涉。
干涉条纹为平行于 棱边的一系列明暗相间 的直条纹。
注意：经玻璃片反射后 的光不能发生干涉。
n1
n1
n2
e
n
2、ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ干加强、相干减弱的条件
2
3、劈尖干涉条纹分布的特点
l
1）条纹的位置
(k 1 ) （明纹）
ek
2 2n k
（暗纹）
2n
e
ek ek1
ek 为各级条纹处所对 应的劈尖膜的厚度。
l
有半波损失时，则：
2n2ek
2
棱边处： ek 0
为暗纹。
2
棱边处为０级暗纹。
（棱边处出现明纹还是暗纹，要看膜外上下两面 介质的折射率而定。）
2）相邻明纹 (或暗纹) 所对应的薄膜厚度差 l
2nek1 2nek (k 1) k
e
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
条纹间隔：
x d 0 / /( 2n 2 )
550 2 1 (6 60)
d0 j d0 j 1
180
0.158( mm)
（3）侵入n2′=1.52油中后，因为无额外程差，所以 暗纹变亮纹，亮纹变暗纹，相应的条纹间距变窄，观察 者将看到条纹向棱边移动。
解：(1)计算膜的厚度 ∵n1=1, n2=2.20, n3=1.5 n1< n2>n3. ∴暗条纹条件为：
d 0
2 n2
∴薄膜上下表面反射的两束光之间有额外程差λ/2 x
2n2
2 j=0时，在 B 处 (劈棱) 有1暗纹；
2n2 d 0 / 2 (2 j 1) ，j 0,1
或 每移动一个条纹，对应的厚度差为：d0=/2 移过m条，则说明膨胀: d0=m(/2)
3
x
标准平面 待测平面
缺陷处条纹右移，δ没有达到该级条 纹所需的光程差值，即该处为一凸棱。
作业：67页： 15、 16
缺陷处条纹左移，δ提前达到该级条纹 所需要的光程差值，即该处为一凹槽。 若条纹的最大变形线度为x，则对应的缺陷深度 d满足： x d x x d d 0 ( ) x d0 x x 2 其中x为条纹宽度， d0为相邻条纹处薄膜厚度差 。
4
பைடு நூலகம்
2 j 2 2 j 1 2
2 j 2 2 n2 d 0 2 0 2j 1 2
干涉相长
j 0, 1,
干涉相消
干涉相长 （j 0,1,2 ） 干涉相消
d 0 j / 2n2
j=1时，为第2条暗纹； …… …… j=14时，为第15条暗纹。
∴此题中的膜厚d0A应满足：
d 0 A 14 / 2n2 (14 632.8) /(2 2.20) 0.002( mm)
（2）劈尖耦合器的原理 入射在薄膜表面上的波，发生全反射，从而在膜中传播， 当入射到劈尖的表面时，随着劈尖逐渐变薄，光在薄膜衬底 界面上的入射角不断减小， 当入射角变得小于全反射角时，能量开始折射到衬底中，最 终使大多数入射能量都转换到出射光束中。 出射光束的特点是：具有较大的发散度，其值在1º~20º 之间。
x
d0
x
相邻两条明纹（或暗条纹）之间距离为：
d 0 d 0 sin 2n2
d d0 j 0 j 1
∴ d0越大，级次越高。
, x , 条纹由密变疏。 动画
1
4、劈尖参数对条纹的影响：
x
2n2
劈角的影响
劈尖薄膜厚度的影响
x
常见的等厚干涉装置有劈尖和牛顿环； 在这些装置中，光线经常是垂直入射的，i1=0。
二、劈尖干涉 劈尖：上下表面都是平面，两平表面有一个很小的夹角。 1、条纹形状 等厚处为平行于劈棱的直线，所以 干涉条纹也是平行于劈棱的直线。 2.条纹的级次分布
2 j 2 2n2 d 0 2 2j 1 0 2 干涉相长 （j 0,1,2 ） 干涉相消 劈棱处为暗条纹
加热，膨胀，表面上 升，条纹有什么变化？
如何测小角度呢？ 已知d，通过测量L，可计算： d/L。
3 、检查光学平面的平整度 标准平面 待测平面
待测材料膨胀后，空气膜变薄，如图所示，虚线 表示膨胀后的表面； 膜厚相同的位置向左移，条纹向左移动。
待测平面平整时，条纹为直线；局部不平时，条 纹局部弯曲，变为：
2 n2 d 0 / 2 j
x
d 0 j / 2n '2
2n2
j 0,1,
明纹
暗纹
x
2n'2d 0 j
相邻明纹的厚度差为：
d 0 / 2n 2
d '0 / 2n'2
d 0
x' /( 2n '2 ) x / n '2 条纹间隔： 0.158 / 1.52 0 .104 mm x
2
解：(1) n1=1.45, n2=1, n3=1.62, n1>n2<n3,
d 0
2 n2
（2）浸入油中后：n2′=1.52， n1< n2′<n3 油膜上下表面无额外程差。 干涉相长条件是：
d 0
2 n2
∴空气薄膜的上下表面反射光有额外程差. x 2n2 干涉相长条件是：
三、劈尖的应用（50页 1.10） 1、测量细丝直径、微小夹角
d 0
2 n2
2．测量微小变化 （53页） 例：干涉热膨胀仪 平玻璃与材料表面之间形成空气劈尖，光垂直照 射，看反射光的干涉条纹。
x
2n2
例 : 两玻璃片夹一细丝，两片之间形成一 个空气薄膜，n2=1，光垂直入射，i1≈i2＝0。 如何求细丝直径d？ ∵ 有额外光程差， ∴ d0=0 处为暗条纹。 假如一共有m条，则 d = (m-1)d0 =(m-1)/2
一、薄膜的等厚干涉概述
（波长、i1一定） （一 ）条件：1、入射光为单色平行光。
2、各处膜厚不同。
S
光线 2′ 2 1 光线 1′
§1-7 分振幅薄膜干涉（二） 等厚干涉
（二 ）光程差：
两个
表面的 i1 D 2 夹角。 n1 n2 AB BC n1CD 0 A i2 C d 0 n2 2 n3 B 2 n 2 d 0 cos i 2 薄膜很薄， 很小， 在表面上 0
2 2 2d 0 n2 n12 sin 2 i1 0
A点和C点很近.
发生干涉
∵ 入射光为单色平行光，波长、i1一定。
2 n 2 d 0 cos i2
2 2 2 2 d 0 n2 n12 sin 2 i1 0 0
∴ 光程差与厚度d0有关，即厚度d0相同处有相同的光 程差，组成同一级条纹。 ∴称为等厚干涉。 即：条纹的特点由薄膜厚度变化的特点(规律)决定。
还是亮条纹？
2 j 2 n2 d 0 2 2 2j 1 0 2
干涉相长 （j 0,1,2 ） 干涉相消
3、相邻两条明纹（或暗条纹）间劈尖薄膜厚度差为：
d 0 d 0 j 1 d 0 j
2 n2
2n2
劈角由小变大时，条纹由疏变密，反之亦然
红线对应薄膜厚度相同的位置。 薄膜厚度变大时，条纹疏密程度不变，整体向劈 棱方向平移，反之亦然。
动画
动画
P.41 [例1. 2] 如图所示，是集成光学中的劈形薄膜光耦合器。 它由沉积在玻璃衬底上的Ta2O5（氧化钽tan）薄膜构成，薄 膜劈形端从A到B厚度逐渐减小到零。 能量由薄膜耦合到衬底中，为了检测薄膜的厚度，以波长为 632.8nm的氦氖激光垂直投射，观察到薄膜劈形端共展现15条暗 纹，而且A处对应一条暗纹。Ta2O5对632.8nm激光的折射率为 2.20。试问Ta2O5薄膜的厚度为多少？
例1.3 两块折射率分别为1.45 和1.62 的玻璃板，使 其一端相接触，形成夹角=6′ 的尖劈，如图所示.
将波长为550nm的单色光垂直投射在劈尖上，并在上方 观察劈的干涉条件。 ⑴ 试求条纹间距。 ⑵ 若将整个劈尖浸入折射率为1.52的杉木油中，则条纹 的间距变为多少？ ⑶ 定性说明当劈尖浸入油中后，干涉条纹如何变化？