薄膜干涉PPT课件
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普通物理11.4薄膜干涉PPT课件
干涉现象的产生需要满足相干条件， 即光波的频率相同、相位差恒定、振 动方向相同和传播路径一致。
薄膜干涉的形成机制
薄膜干涉是指光波在薄膜表面反射和折射后形成的干涉现象。当光波入 射到薄膜上时，一部分光波被反射，另一部分光波透射进入薄膜内部。
在薄膜内部，光波会经历折射和反射，多次反射和透射后形成多束相干 光波，这些光波在薄膜表面相遇并相互叠加，形成明暗相间的干涉条纹。
发生反射和折射。
屏幕
用于接收干涉条纹，通常选用 白色屏幕。
测量工具
包括显微镜、测微器和角度测 量仪等，用于精确测量薄膜的
厚度和干涉条纹的间距。
实验操作流程
调整光源
调整光源的角度，使光线垂直 照射在薄膜上，确保光路正确。
数据测量
使用测量工具测量薄膜的厚度 和干涉条纹的间距，记录数据。
准备实验器材
按照实验装置图搭建实验装置， 确保所有器材完好无损。
光学信息处理
光束整形与调制
薄膜干涉技术可以对光束进行整形和调制，实现光束的聚焦、散焦、 偏转、调制等操作，用于信息传输、显示和存储等领域。
光波前处理
利用薄膜干涉技术可以对光波前进行调制和处理，实现光束的相干 控制和非线性光学效应等，用于光通信、光计算和光传感等领域。
图像处理与增强
薄膜干涉技术可以用于图像处理和增强，如图像的对比度增强、清晰 度提高、噪声抑制等，提高图像的视觉效果和信息传递能力。
02 薄膜干涉的基本原理
光的波动性
01
光的波动性是指光在传播过程中 表现出的振动和传播的特性。光 波是一种横波，具有振幅、频率 和波长等物理量。
02
光波在传播过程中会与介质相互 作用，产生能量交换和传播方向 的改变，这种现象称为光的干涉 。
薄膜干涉的形成机制
薄膜干涉是指光波在薄膜表面反射和折射后形成的干涉现象。当光波入 射到薄膜上时，一部分光波被反射，另一部分光波透射进入薄膜内部。
在薄膜内部，光波会经历折射和反射，多次反射和透射后形成多束相干 光波，这些光波在薄膜表面相遇并相互叠加，形成明暗相间的干涉条纹。
发生反射和折射。
屏幕
用于接收干涉条纹，通常选用 白色屏幕。
测量工具
包括显微镜、测微器和角度测 量仪等，用于精确测量薄膜的
厚度和干涉条纹的间距。
实验操作流程
调整光源
调整光源的角度，使光线垂直 照射在薄膜上，确保光路正确。
数据测量
使用测量工具测量薄膜的厚度 和干涉条纹的间距，记录数据。
准备实验器材
按照实验装置图搭建实验装置， 确保所有器材完好无损。
光学信息处理
光束整形与调制
薄膜干涉技术可以对光束进行整形和调制，实现光束的聚焦、散焦、 偏转、调制等操作，用于信息传输、显示和存储等领域。
光波前处理
利用薄膜干涉技术可以对光波前进行调制和处理，实现光束的相干 控制和非线性光学效应等，用于光通信、光计算和光传感等领域。
图像处理与增强
薄膜干涉技术可以用于图像处理和增强，如图像的对比度增强、清晰 度提高、噪声抑制等，提高图像的视觉效果和信息传递能力。
02 薄膜干涉的基本原理
光的波动性
01
光的波动性是指光在传播过程中 表现出的振动和传播的特性。光 波是一种横波，具有振幅、频率 和波长等物理量。
02
光波在传播过程中会与介质相互 作用，产生能量交换和传播方向 的改变，这种现象称为光的干涉 。
高二物理薄膜干涉PPT课件
高二物理薄膜干涉Pቤተ መጻሕፍቲ ባይዱT课件
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二、薄膜干涉中的色散
让一束光经薄膜的两个表面反射 后，形成的两束反射光产生的干涉 现象叫薄膜干涉．
实验现象:
不同单色光的薄膜干涉条纹 可见，波长λ越长，干涉条纹越宽
1、在薄膜干涉中，前、后表面反射光的 路程差由膜的厚度决定，所以薄膜干涉中 同一明条纹（暗条纹）应出现在膜的厚度 相等的地方．由于光波波长极短，所以微 薄膜干涉时，介质膜应足够薄，才能观察 到干涉条纹．
应是下图中的（ ）D
就算学习和生活再艰难，也要一边痛着，一边笑着，给生活一张漂亮的脸。 不要在你的智慧中夹杂着傲慢。不要使你的谦虚心缺乏智慧。 你的假装努力，欺骗的只有你自己，永远不要用战术上的勤奋，来掩饰战略上的懒惰。 勇猛大胆和坚定的决心能抵得上武器的精良。——达芬奇 通过辛勤工作获得财富才是人生的大快事。——巴尔扎克 如果你是一名将领在战场上出现了一个比你要小上很多的敌方将领，而你用年龄来评价对方的实力那么我可以准确的告诉你你老的可以退休了。 友谊只能在实践中产生并在实践中得到保持。
2、用手紧压两块玻璃板看到彩色条纹， 阳光下的肥皂泡和水面飘浮油膜出现彩 色等都是薄膜干涉．
白光的薄膜干 涉条纹 ——彩色条纹
水面上的油膜呈彩色
实验分析:
实验分析:
薄膜干涉的应用（一） ——检查表面的平整程度
标准样板 空气薄层 待检部件
取一个透明的标准样板，放在待检查的部件表面并在一端垫一 薄片，使样板的平面与被检查的平面间形成一个楔形空气膜， 用单色光从上面照射，入射光从空气层的上下表面反射出两列 光形成相干光，从反射光中就会看到干涉条纹
反射出来,形成两列波,这两列波频率相同, 不同单色光的薄膜干涉条纹
（优质）高二物理薄膜干涉 PPT课件
二、薄膜干涉中的色散
让一束光经薄膜的两个表面反射 后，形成的两束反射光产生的干涉 现象叫薄膜干涉．
实验现象:
不同单色光的薄膜干涉条纹 可见，波长λ越长，干涉条纹越宽
1、在薄膜干涉中，前、后表面反射光的 路程差由膜的厚度决定，所以薄膜干涉中 同一明条纹（暗条纹）应出现在膜的厚度 相等的地方．由于光波波长极短，所以微 薄膜干涉时，介质膜应足够薄，才能观察 到干涉条纹．
应是下图中的（ ）D
就算学习和生活再艰难，也要一边痛着，一边笑着，给生活一张漂亮的脸。 不要在你的智慧中夹杂着傲慢。不要使你的谦虚心缺乏智慧。 你的假装努力，欺骗的只有你自己，永远不要用战术上的勤奋，来掩饰战略上的懒惰。 勇猛大胆和坚定的决心能抵得上武器的精良。——达芬奇 通过辛勤工作获得财富才是人生的大快事。——巴尔扎克 如果你是一名将领在战场上出现了一个比你要小上很多的敌方将领，而你用年龄来评价对方的实力那么我可以准确的告诉你你老的可以退休了。 友谊只能在实践中产生并在实践中得到保持。
2、用手紧压两块玻璃板看到彩色条纹， 阳光下的肥皂泡和水面飘浮油膜出现彩 色等都是薄膜干涉．
白光的薄膜干 涉条纹 ——彩色条纹
水面上的油膜呈彩色
实验分析:
实验分析:
薄膜干涉的应用（一） ——检查表面的平整程度
标准样板 空气薄层 待检部件
取一个透明的标准样板，放在待检查的部件表面并在一端垫一 薄片，使样板的平面与被检查的平面间形成一个楔形空气膜， 用单色光从上面照射，入射光从空气层的上下表面反射出两列 光形成相干光，从反射光中就会看到干涉条纹
反射出来,形成两列波,这两列波频率相同, 不同单色光的薄膜干涉条纹
4.3光的干涉(薄膜干涉)课件高二上学期物理人教版选择性
否平整的装置，所用单色光做光源，检查中所观察
到的干涉条纹是由下列两个表面反射的光线叠加而
成的？
C
A、a的上表面和b的下表面
B、a的上表面和b的上表面
C、a的下表面和b的上表面
D、a的下表面和b的下表面
（2）分析不平整
c凹陷
f凸起
（3）讨论条纹间距的变化
2.增透膜、增反膜
（1）增透膜
增透膜：在透镜表面涂上一层薄膜， 当薄膜的厚度等于入射光的在薄膜 中的波长的1/4时，从薄膜前后两表 面反射回来的光的路程差恰好等于 半个波长，它们干涉相消，减小了 反射光的能量，增强了透射光的能 量，称为增透膜。
应用：在建筑物外玻璃上。 白天屋内人能看到外面的景 物，屋外人只能看到反射的 白云蓝天。
3.牛顿环
思考：同心圆是等间距的吗？
如果放入水中，ຫໍສະໝຸດ 内疏外密【课堂练习】
1. 如图甲所示，用单色光照射透明标准板M来检查平面N的上表
面的平滑情况，观察到如图乙所示条纹中的P和Q情况，这说明
A. N的上表面A处向上凸起
BC
B. N的上表面B处向上凸起
C. N的上表面A处向下凹陷
D. N的上表面B处向下凹陷
2. 如图所示，把酒精灯放在肥皂液薄膜前，从薄膜上可
看到明暗相间的条纹，能解释这一现象产生原因的示意
图是(图中实线、虚线为光照射到薄膜上时，从膜的前后
表面分别反射形成的两列波)
C
3、如图所示，是用干涉法检查某厚玻璃的上表面是
由于重力的作用，肥皂薄膜将形成 上薄下厚的楔形。
光从薄膜的前后两个表面反射出来 两个光波，这两列光波的频率相同， 产生干涉。
2.薄膜干涉及产生原因
侧面图
薄膜干涉PPT课件
平晶
0
条纹间距 内疏外密
19
第19页/共31页
e 可用 r, R 表示: r2 R2 R e2 2 Re
o·
平凸 R
e r2
透镜
re
2R
1 牛顿环特有的
平晶
2ne
什么情况加？
2
k
( 2k
1
)
2
k 1,2,3, 明 纹
k 0,1,2, 暗 纹 薄膜干涉共有的
将（1）式代入δ的明暗公式，可以解出 第k 级明环和暗环半径rk
经历两次半波损失。反射光相干相
消的条件是： 2n2e (2k 1) / 2
n2 1.38 e n3 1.5
代入k 和 n2 求得：
e
3
3 550109
2.989107 m
4n2 41.38
8
第8页/共31页
反射光相消干涉的条件中取 k=0时，
n1 1
膜的厚度为最小。 此膜同时可能满足反射光干涉
例题：如图，牛顿环装置由三种透明材料组成，
试分析反射光干涉图样。并求第四个明环半径。
在牛顿环左半侧，介质膜上下表面 反射的光都有半波损失，δ=2ne
1.52
1.62
1.75
1.52
e=0处，δ=0形成半圆形0级亮斑，右半侧，介质膜的上 表面反射的光有半波损失，δ=2ne+λ/2，e=0处δ=λ/2，形 成半圆形0级暗斑，两侧干涉图样明暗相反。
【例】分振幅干涉的反射光光程差分析
n1 n2 n3
1有半波损失，2无半波损失
n2( AB
BC ) n1 AN
2
1
n1 i N
2
n2 A
物理薄膜的等厚干涉资料 .ppt
e ek 1 ek 2n
l
ek
ek 1
e
·相邻条纹间距
l n i s n2in s 2 n
e
9
·把劈尖上表面向上缓慢平移，有何现象？ 因为劈尖角不变，条纹间距不变。 劈尖上表面向上缓慢平移时等光程差处向劈棱 处移动，条纹向劈棱处移动。 劈尖上总条纹数不变。 ·把劈尖角逐渐增大 因为劈尖角变大，条纹间距变小。 因为劈尖角增大时等光程差处向劈棱处移动， 条纹向劈棱处挤。 劈尖上总条纹数变多。
2
（2）当薄膜厚度一定时
每一干涉条纹与一入射角对应，称这类干涉为等倾干涉。
4
产生等倾干涉，光源必须是扩展光源。且在透 镜焦平面上观察干涉条纹。
p
i
n2
考虑同一入射面内所 有相同入射角的光线 反射后会聚于同一点
n2
同一入射角的入射光线 形成一圆锥
5
2、等厚干涉应用举例 （1）增透膜 增透膜是使膜上下两表面的反射光干涉满足减 弱条件。如 MgF2 薄膜。 平行光垂直入射时，相干光的光程差为 2en2 增透条件： 2en 2 (2k 1)
10
播放动画
11
播放动画
12
例1、测量钢球直径 用波长为589.3nm的 钠黄光垂直照射长 L=20mm 的空气劈 尖，测得条纹间距为 1.18×10-4 m。求： 钢球直径d。 d 解：
L 2l
d
L
L 589.3 109 20 103 5 d 5 10 m 4 2l 2 1.18 10
1 e 6e e 2
2 2 1.46 13 456.1106
1.19103 (mm)
物理PPT课件10.2光程 薄膜干涉
2
2
r kR 暗环半径
2020/4/20
讨 论
明环半径
r (k1)R (k1,2,3,)
2
暗环半径 r kR (k0,1,2,)
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？
3）将牛顿环置于 n1的液体中，条纹如何变？
4）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.
工件 标准件
2020/4/20
测量透镜的曲率半径
rk2 kR
rk2 m(km )R
R
r2 km
rk2
m
2020/4/20
R
r
2r
例2 用氦氖激光器发出的波长为633nm的单色光
做牛顿环实验，测得第个 k 暗环的半径为5.63mm , 第 k+5 暗环的半径为7.96mm，求平凸透镜的曲率半径R.
解 rk kR
rk5 (k5)R
5 Rr k 2 5 r k 2
R r k 2 5 r k 2 (7 .9m 6)2 m (5 .6m 3)2m 1.0 0 m
5
5 6n 3m 3
2020/4/20
例3 如图所示为测量油膜折射率的实验装置 , 在
平面玻璃片G上放一油滴，并展开成圆形油膜，在波
一 光程
光在真空中的速度 c1 00
光在介质中的速度 u1
u1 cn
u n
介质中的波长
n
n
c
真空中的波长
介质的折射率
s1 *Βιβλιοθήκη r1PE1E10co2πs(Tt r1)
s 2*
2020/4/20
2
r kR 暗环半径
2020/4/20
讨 论
明环半径
r (k1)R (k1,2,3,)
2
暗环半径 r kR (k0,1,2,)
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？
3）将牛顿环置于 n1的液体中，条纹如何变？
4）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.
工件 标准件
2020/4/20
测量透镜的曲率半径
rk2 kR
rk2 m(km )R
R
r2 km
rk2
m
2020/4/20
R
r
2r
例2 用氦氖激光器发出的波长为633nm的单色光
做牛顿环实验，测得第个 k 暗环的半径为5.63mm , 第 k+5 暗环的半径为7.96mm，求平凸透镜的曲率半径R.
解 rk kR
rk5 (k5)R
5 Rr k 2 5 r k 2
R r k 2 5 r k 2 (7 .9m 6)2 m (5 .6m 3)2m 1.0 0 m
5
5 6n 3m 3
2020/4/20
例3 如图所示为测量油膜折射率的实验装置 , 在
平面玻璃片G上放一油滴，并展开成圆形油膜，在波
一 光程
光在真空中的速度 c1 00
光在介质中的速度 u1
u1 cn
u n
介质中的波长
n
n
c
真空中的波长
介质的折射率
s1 *Βιβλιοθήκη r1PE1E10co2πs(Tt r1)
s 2*
2020/4/20
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二、应用（一） ——检查表面的平整程度
如果被检表面是平的，产生的干涉条纹就是平行的, 如图（ b ）所示；如果观察到的干涉条纹如图（ c ）所示， 则表示被检测表面微有凸起或凹下，这些凸起或凹下的 地方的干涉条纹就弯曲。从弯曲的程度就可以了解被测 表面的平整情况。这种测量精度可达10-6cm。
单色光
练习
1、下列现象属于薄膜干涉的有: （ ）
A.在水面上的油膜呈现的彩色花纹;
B.雨后天空中呈现的彩虹;
C.阳光下通过三棱镜得到的彩色条纹
D.肥皂泡上呈现的彩色环纹。
2、用单色光照射肥皂薄膜:（ ） A.看到的干涉图样是明暗相间的条纹; B.从光源发出的光与肥皂膜表面反射的光发 生干涉,形成干涉图样。 C.一束入射光从薄膜的前表面和后表面分别 反射出来,形成两列波,这两列波频率相同, 所以可以产生干涉; D.若改用白光照射则看不到干涉条纹。
标准样板 薄片 被检测平面
(a)
(b)
(c)
注：薄片厚度一般仅为零点零几毫米左右，只相当于一张纸片的厚度
二、应用（二） ——增透膜
镀层 薄膜
在透镜或棱镜的表面上涂上一层薄膜(一般用氟化镁)。当 薄膜的厚度适当时，在薄膜的两个表面上反射路程度恰好 等于半个波长，因而互相抵，这就大大减小光的反射损失， 增强了透射光的强度，这种薄膜叫增透膜。
虚像。当肥皂薄膜下垂
到一定程度，就在虚像 上出现了明暗相间的干
涉条纹。
一、薄膜干涉
想一下， 在亮条纹处，对应的薄膜的厚度与 波长关系怎样？ 在暗条纹处，对应的薄膜的厚度与 波长关系怎样？
干涉 条纹 形成的 原 因： 竖立的肥皂薄膜在重力作 用下形成了上薄下厚的楔 形。当酒精灯的火焰照射 到薄膜上时，分别从膜的 前表面和后表面反射的两 列光波，它们频率相同， 方向一致，能产生干涉。 在薄膜的某些地方，两列 光波反射回来时，恰是波 峰和波峰叠加，波谷和波 谷叠加，使光波的振动加 强，形成亮条纹；而在另 一些地方，两列光波的波 峰和波谷叠加，使光波的 振动互相抵消，形成暗条 纹。
2003（上海卷）
5、劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图1所示。将一块平板 玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夹入两张纸片，从而在 两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜。当光垂直入射后，从 上往下看到的干涉条纹如图2所示。干涉条纹有如下特点：⑴ 任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等；⑵任 意相邻明条纹或暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定。现若在图1 装置中抽去一张纸片，则当光垂直入射到新的劈形空气薄膜后， 从上往下观察到的干涉条纹将（ ） A.变疏 B.变密 C.不变 D.消失
7、将波长为λ 的单色光从空气垂直入射到折射率 为n的透明介质膜上，要使透射光得到加强，薄膜 的厚度最少应为（ ） A，λ /4n； B，λ /2n； C，λ /4； D，λ /2
二、应用（二） ——增透膜
1、增透的条件是什么？即镀层薄膜的厚度至少多大？ 薄膜的厚度至少是入射光在薄膜中波长的1/4。 2、是否对所有颜色的光都有增透的作用？ 因为人眼对绿光最敏感，所以一般增强绿光的透 射，即薄膜的厚度是绿光在薄膜中波长的1/4。 由于其它色光不能被有效透射，故反射较强，这 样的镜头呈淡紫色。
教学目标： (1)认识薄膜干涉现象； (2)理解干涉条纹的产生原因； (3)知道单色光和复色光在薄膜干涉中形成的条纹的特点； (4)知道薄膜干涉的某些应用。
一、薄膜干涉
如图，点着酒精 灯，在其火焰上洒一些 食盐，使酒精灯便发出 黄色的火焰。把带肥皂 液薄膜的金属圈放在酒 精灯旁适当的位置，使 眼睛恰能看到由薄膜反 射而生成的黄色火焰的
6、有关光学仪器上镜头的增透膜，下列说法正确的是： A．增透膜是为了减少光的反射损失而增强透光的强度； B．增透膜的厚度等于入射光在真空中波长的； C．增透膜的厚度等于入射光在薄膜中波长的； D．因为增透膜厚度一般选适合绿光反射相互抵消的厚度， 红光紫光反射不能完全抵消的厚度，所以涂有增透膜的镜头 呈淡紫色。
返回
2002（上海卷）
3、如图所示为一显示薄膜干涉现象 的实验装置，P是附有肥皂膜的铁丝 圈，S是一点燃的酒精灯。往火焰上 洒些盐后，在肥皂膜上观察到的干涉 图象应是下图中的（ ）
(93年高考题) 4、如右图是用干涉法检查某种厚玻璃的上表面是否 平的装置，所用单色光是用普通光源加滤光片产生的， 检查中所观察到的干涉条纹是由哪两个表面反射的光 叠加而成的( ) A．a的上表面和b的下表面 B．a的上表面和b的上表面 C．a的下表面和b的上表面 D．a的下表面和b的下表面
一、薄膜干涉
不同单色光的薄膜干涉条纹
可见，波长λ越长，干涉条纹越宽
白光的薄膜干涉条纹 ——彩色条纹
水面上Байду номын сангаас油膜呈彩色
二、应用（一） ——检查表面的平整程度
标准样板
空气薄层 待检部件
取一个透明的标准样板，放在待检查的部件表面并在一端垫一 薄片，使样板的平面与被检查的平面间形成一个楔形空气膜， 用单色光从上面照射，入射光从空气层的上下表面反射出两列 光形成相干光，从反射光中就会看到干涉条纹