薄膜干涉(PPT)4-4
大学物理144薄膜干涉-PPT精品文档
(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? 太原理工大学物理系
(2)透射光的光程差 当
透
透 2en 1
2
k 时,透射光干涉极大
k 1 ,
2 n e 1 2208 nm 1 1 /2
2 n e 1 736 nm 2 1 /2
红光 紫光
§14-4薄膜干涉
本节讨论等倾干涉和等厚干涉,以等厚干涉为主。 一、分振幅干涉装置--薄膜干涉
由薄膜上下表面分别反射的两束反射光为相干 光,薄膜干涉就是要讨论这两束反射光的干涉。
经薄膜上下表面分别反射在薄膜的背面形成两 束透射光,这两束透射光也是相干光,还可以讨 论这两束透射光的干涉。 太原理工大学物理系
太原理工大学物理系
4) 牛顿环的应用
测量透镜的曲率半径
r ( k m ) R r kR
2 k m
2
2 k
r r mR R
2 k m k
r
2 km
测量入射光波长
r m
2 k
检验透镜球表面质量
r r mR
2 km
2
k
工件 标准件
太原理工大学物理系
例6 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
太原理工大学物理系
例3 高反膜 在玻璃上交替镀上多层介质膜,增强反射光,称
为高反射膜。 激光谐振腔中的反射镜 要求对波长632.8nm的
ZnS MgF2 ZnS MgF2
单色光有99%以上的
反射率。在玻璃表面交替镀上ZnS和MgF2 (2)只有入射角i变化的情况——等倾干涉
薄膜干涉(课堂PPT)
9
5.关于薄膜干涉现象,下列说法中正确的是( )
A.在B波D 峰和波峰叠加处,光得到加强,将出现亮
条纹,在波谷和波谷叠加处,光将减弱,出现暗条 纹 B.观察皂液薄膜的干涉现象时,观察者和光源应该 位于薄膜的同侧 C.当薄膜干涉的条纹是等距的平行明暗条纹时, 说明薄膜厚度处处相同 D.薄膜干涉中,同一条纹上各点厚度都相同
6.在光学镜上涂有增透膜,已知增透膜的折射率为1.4 ,绿光的波长为5600Aº,则增透膜的厚度为________ .1000Aº
10
7.下图所示是用干涉法检查某块厚玻璃的上表面是 否平整的装置,检查中所观察到的干涉条纹如图乙 所示,则 ( BD) A.产生干涉的两列光波分别是由a的上表面和b的 B.产生干涉的两列光波分别是由a的下表面和b的上 C. D.
3
问题思考:
1、增透的条件是什么?即镀层薄膜的厚至少多大?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。
6
被检测平面的凹凸判定:
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
标准样板 薄片
普通物理11.4薄膜干涉PPT课件
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 。
(光学课件)7.薄膜干涉
n sin r n1 sin 1
薄膜装置的干涉图样
薄膜装置在整个交叠区的干涉图样是个复 杂问题 两个实用且较简单的情况:等厚条纹、等 倾条纹
等倾干涉条纹
I I 1 I 2 2 I1I 2 cos(
2
L)
入射角相同的光束形成同一干涉条纹
2
n=1
dk
rk (k 1 2)R
暗条纹
rk
rk kR
牛顿环的干涉条纹特点
圆环半径↑,干涉级↑ 随着圆环半径↑,空气 层上下两面间夹角↑, 条纹越密
标准透镜 被检体
按下时圆 环向外扩 大,中心 保持为暗
被检体
被检体
按下时 圆环向 中心收 缩变少
被检体
牛顿环检测工件
补充讨论
条纹间距的计算
如条纹间距离为 l
l
l
ek
ek 1
l
2n2 sin
条纹与劈角的关系
劈角增大, 条纹变密 劈角减小, 条纹变疏
牛顿环装置
显 微 镜 A-曲率半径很大的凸透镜
B-平面光学玻璃
干涉图样
半反 射镜
r
A
B
随着r的增大而变密
条纹半径
O
R O’ R
rk
明条纹 2d k k
2
k
1 2 n2 d cos r (k ) 2 2
干涉条纹的中心点
亮圆环的位置
亮环的半径 由中心向外数第N个亮环 的级次为m=m0-N>0 入射角为(取小角度近似, 及 ) n1 1
《薄膜干涉》PPT课件 (2)
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 (k 5)R
5R
r2 k 5
rk2
R
r2 k 5
rk2
(7.96mm )2
(5.63mm )2
10.0m
5
5 633nm
28
例3 如图所示为测量油膜折射率的实验装置 , 在
9
已知 n1=1.2 n2=1.30 d=460 nm
解 (1)Δr0 2dn1 k
2n1d , k 1,2,
k
k 1, 2n1d 1104 nm
k 2, k 3,
n1d 552 nm 绿色
2 3
n1d
368 nm
10
(2)透射光的光程差 Δt 2dn1 / 2
k 1, 2n1d 2208nm
cos
n2 1 sin2
2
2n2d
cos
2
➢ 反射光的光程差 Δr 2d
n22
n12
sin
2
i
2
Δr
k
加 强 n2 n1
(k 1,2,)
1
i
L 2 D3
P
(2k 1) 减 弱 M1 n1
2
n2
A
C
d
(k 0,1,2,) M2 n1
B
E
45
5
➢ 透射光的光程差
n2 n1
1
L 2
P
iD 3
b
d L
2n b
例12.7:利用空气劈尖的等厚干涉条纹,可测量精
第十章 第二讲 薄膜干涉
例2.一平凸透镜放在一平晶面上,用波长 =589.3 nm的单色光 垂直照射 i= 0 ,测量反射光的牛顿环。测得从中央数起的第 k个 暗环的弦长为 lk= 3.00 mm,第k+5个暗环的弦长lk+5= 4.60 mm , 如图示。求平凸透镜的曲率半径 R . 解:暗环公式 r rk2=kR rk+52=(k+5)R 几何 关系 rk2=d 2+(lk/2)2 rk+52=d 2+(lk+5 /2)2
n1
iD A C
2e n n i r BC sin e cos 透明薄膜 r AB 2 AD AC sin i (2e tanr ) sin i 干涉加强、减弱的条件 n2 sin i sin r 2 = n2 2 1e 2 P n2 n1 sin i r 2
n=1
1)膜厚相同的地方,光程差相同,产生同一级干涉条纹, 条纹是一系列平行于棱边的明暗相间的直条纹. 这种由膜厚决定的干涉条纹称为等厚干涉条纹.
8
2. 劈尖干涉条纹的特点 - - -等厚干涉条纹
1) 条纹是一系列平行于棱边的明暗相间的直条纹.
e
1 (k ) 2 2n
k 1,2, 明纹 k 0,1,2, 暗纹
2
(k=0,1,2,……) 暗纹 ( 2k 1)
t r
2
反射加强时 r = k t =(2k 1) ——透射减弱 2 反射减弱时 r =(2k +1) t = k ——透射加强 2
r 2e n n sin i
2 2 2 1 2
r 2
若两反射光中均有 (或均没有 )半波损失,则不考虑附加光程差 . c.n1< n2< n3, 2 n e 2 n e d . n > n > n r 2 r 2 1 2 3
13薄膜干涉-PPT文档资料
1 2 ne ( 2 k 1 ) ( 2 k 1 )2
1
2
2
2
2
可解出k1=3, k2=2
7
(2 k 1 ) 1 1 2 e min 6 . 34 10 nm 4 n
薄膜技术的应用……增透膜、增反膜
在薄膜干涉中,光线一部分被反射,另一部分则透射 进入介质。反射光干涉极大时,光线大部分被反射。 反射光干涉极小时,光线大部分被透射。通过控制薄 膜的厚度,可以选择使透射或反射处于极大,增强表 面上的反射或者透射, 以改善光学器件的性能。称为 增透膜,增反膜。在生产中有广泛的应用。 例如:较高级的照相机的镜头由 6 个透镜组成,如不 采取有效措施,反射造成的光能损失可达 45%~90%。 为增强透光,要镀增透膜,或减反膜。复杂的光学镜 头采用增透膜可使光通量增加 10 倍。
1无半波损失,2有半波损失
n ( AB BC ) n AN 2 1
n n n 1 2 3
n n n 1 2 3
2
1、2、均无半波损失
n ( AB BC ) n AN 2 1
1、2、均有半波损失
2
n ( AB BC ) n AN 2 1
等厚条纹——同一条纹相应膜的 同一厚度。 等倾条纹——同一条纹相应入射光的 同一倾角
1
【例】分振幅干涉的反射光光程差分析 n n n 1 2 3 i n
1
N
n ( AB BC ) n AN 2 1
n n n 1 2 3
2
1有半波损失,2无半波损失
1
2
C
n2
A
B
n3 r
《薄膜干涉》 讲义
《薄膜干涉》讲义一、什么是薄膜干涉当一束光照射到薄膜上时,一部分光会在薄膜的上表面反射,另一部分光会穿过薄膜在其下表面反射,这两束反射光相遇时就会产生干涉现象,这就是薄膜干涉。
薄膜干涉在日常生活中并不少见,比如我们看到肥皂泡表面呈现出五彩斑斓的颜色,或者下雨天路面上的油膜也会出现彩色条纹,这些都是薄膜干涉的实例。
要理解薄膜干涉,首先要清楚光是一种电磁波,具有波动性。
当两束光相遇时,如果它们的光程差满足一定的条件,就会发生干涉。
所谓光程,是指光在介质中传播的路程乘以介质的折射率。
二、薄膜干涉的原理为了更深入地理解薄膜干涉,我们来分析一下其原理。
假设一束光以入射角 i 照射到厚度为 d 、折射率为 n 的薄膜上。
在薄膜的上表面,一部分光会被反射,记为光线 1 ;另一部分光会折射进入薄膜,然后在薄膜的下表面反射,再次折射出薄膜,记为光线2 。
光线 1 和光线 2 的光程差取决于入射角 i 、薄膜的厚度 d 以及折射率 n 。
经过一系列的光学计算,可以得出光程差的表达式。
当光程差是波长的整数倍时,两束光相互加强,我们看到明亮的条纹;当光程差是半波长的奇数倍时,两束光相互削弱,我们看到暗条纹。
三、薄膜干涉的分类薄膜干涉主要分为等厚干涉和等倾干涉两类。
等厚干涉是指薄膜的厚度相同的地方,干涉条纹相同。
例如,用一个楔形薄膜做实验,在楔形薄膜的薄端,两束反射光的光程差较小,容易出现暗条纹;在楔形薄膜的厚端,光程差较大,容易出现亮条纹。
这样就形成了明暗相间的等厚干涉条纹。
等倾干涉则是指入射角相同的光线,经过薄膜反射后产生的干涉情况相同。
在等倾干涉中,干涉条纹是一系列同心圆环。
四、薄膜干涉的应用薄膜干涉在许多领域都有着重要的应用。
在光学仪器中,薄膜干涉可以用于增加反射镜的反射率。
通过在反射镜表面镀上一层特定厚度的薄膜,可以使反射光得到增强,提高仪器的性能。
在检测表面平整度方面,薄膜干涉也发挥着重要作用。
如果一个表面是平整的,那么在其表面形成的干涉条纹是均匀的;如果表面存在凹凸不平,干涉条纹就会发生弯曲或变形,从而能够检测出表面的缺陷。
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PPT课件10.2光程 薄膜干涉
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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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 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。 【按压】动①向内或向下按:~穴位|把那人~在地上。②抑制?:~不住的激情。 【按语】(案语)名作者、编者 对有关文章、词句所做的说明、提示或考证。 【按照】介根据;依照:~法规办理|~预定的计划执行。 【胺】名氨分子中部分或全部氢原子被烃基取代而 成的有机;炒股配资:/ ;化合物。[英a] 【案】①案子:条~|书~|拍~而起。②古代进食用的木托盘:举~齐眉。 【案】 ①案件:犯~|破~|五卅惨~。②案卷;记录:备~|有~可查|声明在~。③提出计划、办法或其他建议的文件:方~|议~|提~。④同“按”。 【案板】名做面食、切菜用的木板、塑料板等,多为长方形。 【案秤】名一种小型的秤,商店中使用时常把它放在柜台上。有的地区叫台秤。 【案底】名治 安机关指某人过去违法或犯罪行为的记录。 【案牍】〈书〉名公事文书。 【案发】动案件发生:~现场。 【案犯】名指作案的人。 【案件】名有关诉讼和 违法的事件:刑事~|重大贪污~。 【案卷】名机关或企业等经过分类、整理后保存以备查考的文件材料。 【案例】名某种案件的例子:经济~|典 型~|~分析。 【案情】名案件的情节:~复杂|分析~。 【案头】名①几案上或书桌上:~放着一些参考书。②指案头工作。 【案头工作】指导演、演 员等在创作过程中所做的分析剧情、角色等的文字工作。 【案由】名案件的内容提要。 【案语】见页〖按语〗。 【案值】名指案件所涉及的物、款等的价 值:~达八万余元。 【案子】?名一种旧式的狭长桌子或架起来代替桌子用的长木板:肉~|裁缝~。 【案子】?名案件:审~|办了一件~。 【晻】同 “暗”。 【暗】(①③闇)①形光线不足;黑暗(跟“明”相对,下同):光线太~|太阳已经落山,天色渐渐~下来了。②隐藏不露的;秘密的:~号| 明人不做~事|~自欢喜。③糊涂;不明白:~昧|兼听则明,偏信则~。 【暗暗】’副在暗中或私下里,不显露出来:~吃了一惊|他~下定决心。 【暗 堡】名隐蔽的碉堡。 【暗藏】动隐藏;隐蔽:身上~凶器|消除~的隐患。 【暗娼】名暗地里卖淫的妓女。 【暗场】名不在舞台上表演,只通过台词交代 或用音响效果表示,使观众意会的情节。 【暗潮】名比喻暗中发展,还没有表面化的事态。 【暗处】?名①光钱不足的地方;黑暗的地方:纸上写了些什么, 在~看不清楚。②隐蔽的地方;秘密的地方:坏人躲在~兴风作浪。 【暗淡】形①(光线)昏暗;不明亮:~无光|屋子里灯光~。②(色彩)不鲜明:
白光的薄膜干涉条纹 ——彩色条纹
水面上的油膜呈彩色