-光的干涉优秀课件
合集下载
相关主题
- 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)。
两束光，最后由薄膜上、下表面两反射光在薄膜上表面附 近相干而形成的结果。
薄膜干涉 等 等厚 倾干 干涉 涉
首 先 找 到 干 涉 的 线两 ，条 再光 计 算 它 们 点到 的叠 光加 程 差
n2r2 n1r1 , 同时考虑有无半波损失
n2r2
n1r1
2
k加强 (2k1)2减
弱
一、增透膜和高反膜
MgF2
玻璃
e n2 1.38
n3 1.50
2n2e
反射减弱时，透射加强，故有 2n2e2k12
上面的计算只考虑了反射光的相位差对干涉的影响。 实际上能否完全相消，还要看两反射光的振幅。如果 再考虑到振幅，可以证明，当反射光完全消除时，介 质的折射率应满足：
n2 n1 n3
以n1=1，n3=1.5计，n2=1.22，目前还未找到折射率这 样低的镀膜材料。常用的最好的近似材料是 n2=1.38的
S2
n
S1
r2 定义：在介质中光程=nr =n×几何路程
P
r1
n1rr2
S2
r2
r1 xnxr2
x
r1 n1xr2
n
S1
r1
P
【例题】 用很薄的玻璃片盖在双缝干涉装置的一条缝 上，这时屏上 0 级条纹移到原来第 七 级明纹的位置上。 如果入射光的波长 = 5000 Å，玻璃片的折射率 n = 1.58，试求此玻璃片的厚度。
氟化镁 Mg2F。
（2）高反膜（高膜）
1 2 3 空气
n1 1.00
ZnS
en2 2.35
玻璃
n3 1.50
2n2e2k
单层增反膜可光 以能 将量 反 4%由 射 33% 为此设计多层使 膜其 结反 构射 可本领 99% 提高
【例题】在制作珠宝时，为了使人造水晶 n3 1.50 具有强反 射本领，就在其表面上镀一层二氧化硅 n22.00 膜。要使波
普通光源：自发辐射
（不同原子发的光） 独立
独立
（同一原子先后发的光）
波 列 持 续1时08间 s 约 l 3108ms108s3m
分波阵面法 分振幅法
本章主要讲解四个方面问题： 1）相干光。 2）杨氏双缝实验。 3）半波损失、光程。 4）薄膜干涉。
1801年，英国医生兼物理学家托马斯. 杨（T.Young，1773---1829）成
D
2.5
5 4 481 01 0m
本章主要讲解四个方面问题： 1）相干光。 2）杨氏双缝实验。 3）半波损失、光程。 4）薄膜干涉。
在真c空 中 在介V 质 中 n而 nV c nn 1
光程---光在介质中传播的距离折算成真空中的长度。
定义：在介质中的光程=nr =n×几何路程，在
介质 n 中传播距离 r 引起的相位差等效于在真 空中传播 nr 距离引起的相位差。
2ne k 2
2ne 2 1.5 400nm
k1
k1
2Байду номын сангаас
2
480nm k 3
二、测量细丝直径、测量小角度
d L
红光入射的杨氏双缝干涉照片 白光入射的杨氏双缝干涉照片
【例题】汞弧灯发出的光通过一绿色滤光片照 射两相距 0.60 mm 的狭缝，进而在 2.5 m 远处的 屏幕上出现干涉条纹。测量相邻两明纹中心的 距离为 2.27 mm，试计算入射光的波长。
明纹位x置kD 明纹间距 x D
d
d
d x0.6103 2.27103
长56n0m 的光从空气垂直入射 SiO2 膜时产生强烈反射，
这层镀膜的最小厚度e=
。
n1 1.00
空气
2n2e
2
k
k 1
e n2 2.00
人造水晶 n3 1.50
em i n
2
2 2.0
70nm
首 先 找 到 干 涉 的 线两 ，条 再光 计 算 它 们 点到 的叠 光加 程 差
n2r2 n1r1 , 同时考虑有无半波损失
4n2 41.38
【例题】 白光垂直照射在镀有 e=0.40 m 厚的介质膜
的玻璃板上，玻璃的折射率 n =1.45，介质的折射率 n’ =1.50。则在可见光（390nm---760nm）范围内，波长 = _______ nm的光在反射中增强。
n1 1.00
空气
e n 1.5 0
玻璃 n1.45
（1）增透膜（低膜） （如照相机镜头）
我们知道：入射光在透镜及光学元件的表面要发生反射，会损 失部分能量。正入射时，反射光强度约占入射光强度的4%。如： 一双筒望远镜，有6个透镜，十二个表面，能量损失约40%；潜 水艇中的潜望镜，有20多个透镜，四十多个表面，能量损失可 高达90%。
1 2 3 空气 n1 1.00
O
n
r1
r2
P
O
n
r1
r2
P
未覆盖, 玻 7级璃 明时 纹r1满 r2足 7
覆盖玻 , 0级 璃明 后纹r1满 n 足 1er20
则有 7n1e en7 1e6.61 06m
本章主要讲解四个方面问题： 1）相干光。 2）杨氏双缝实验。 3）半波损失、光程。 4）薄膜干涉。
薄膜干涉：入射光在薄膜表面上由于折射和反射而分成
n2r2
n1r1
2
k加强 (2k1)2减
弱
【例题】照相机镜头增透膜材料是MgF2（n=1.38）， 镜头玻璃折射率n=1.50，为增强对550nm的黄绿光的
透射能力，MgF2最小厚度是多少？
解
2n 2e(2k1)2
取k=0得
k0,1,2,
e
a
b
n1=1
n2=1.38
n3=1.50
550
e
99.6nm
功地用分波阵面法获得相干光，并观察 到光的干涉现象。
S1
d
S2
r1 r2
D
P 两波到达P点时波程差为
x
= r2-r1 dsin
O
k k0,1, 2
dsin 2 k干1涉 2 加k强1, 2,
干涉减弱
因为 sLind， tg很 小D x，所x以 22kkD 2d1D 2dk0k,1,21, 2, 明暗 纹纹 位位 置
-光的干涉
本章主要讲解四个方面问题： 1）相干光。 2）杨氏双缝实验。 3）半波损失、光程。 4）薄膜干涉。
根据波的叠加原理，两列波只要：① 频 率相同， ② 振动方向相同， ③ 相 位相同或相位差恒定，在两列波交迭
的空间区域就会产生稳定的振动强弱的分
布，形成干涉现象（波的干涉）。
对于光波而言，上述三个相干条件中， 频率相同------单色性------可通过滤色片实现； 振动方向相同------可通过偏振片实现； 相位相同或相位差恒定------不那么容易实现，这是和光源的 发光机理密切相关的。
薄膜干涉 等 等厚 倾干 干涉 涉
首 先 找 到 干 涉 的 线两 ，条 再光 计 算 它 们 点到 的叠 光加 程 差
n2r2 n1r1 , 同时考虑有无半波损失
n2r2
n1r1
2
k加强 (2k1)2减
弱
一、增透膜和高反膜
MgF2
玻璃
e n2 1.38
n3 1.50
2n2e
反射减弱时，透射加强，故有 2n2e2k12
上面的计算只考虑了反射光的相位差对干涉的影响。 实际上能否完全相消，还要看两反射光的振幅。如果 再考虑到振幅，可以证明，当反射光完全消除时，介 质的折射率应满足：
n2 n1 n3
以n1=1，n3=1.5计，n2=1.22，目前还未找到折射率这 样低的镀膜材料。常用的最好的近似材料是 n2=1.38的
S2
n
S1
r2 定义：在介质中光程=nr =n×几何路程
P
r1
n1rr2
S2
r2
r1 xnxr2
x
r1 n1xr2
n
S1
r1
P
【例题】 用很薄的玻璃片盖在双缝干涉装置的一条缝 上，这时屏上 0 级条纹移到原来第 七 级明纹的位置上。 如果入射光的波长 = 5000 Å，玻璃片的折射率 n = 1.58，试求此玻璃片的厚度。
氟化镁 Mg2F。
（2）高反膜（高膜）
1 2 3 空气
n1 1.00
ZnS
en2 2.35
玻璃
n3 1.50
2n2e2k
单层增反膜可光 以能 将量 反 4%由 射 33% 为此设计多层使 膜其 结反 构射 可本领 99% 提高
【例题】在制作珠宝时，为了使人造水晶 n3 1.50 具有强反 射本领，就在其表面上镀一层二氧化硅 n22.00 膜。要使波
普通光源：自发辐射
（不同原子发的光） 独立
独立
（同一原子先后发的光）
波 列 持 续1时08间 s 约 l 3108ms108s3m
分波阵面法 分振幅法
本章主要讲解四个方面问题： 1）相干光。 2）杨氏双缝实验。 3）半波损失、光程。 4）薄膜干涉。
1801年，英国医生兼物理学家托马斯. 杨（T.Young，1773---1829）成
D
2.5
5 4 481 01 0m
本章主要讲解四个方面问题： 1）相干光。 2）杨氏双缝实验。 3）半波损失、光程。 4）薄膜干涉。
在真c空 中 在介V 质 中 n而 nV c nn 1
光程---光在介质中传播的距离折算成真空中的长度。
定义：在介质中的光程=nr =n×几何路程，在
介质 n 中传播距离 r 引起的相位差等效于在真 空中传播 nr 距离引起的相位差。
2ne k 2
2ne 2 1.5 400nm
k1
k1
2Байду номын сангаас
2
480nm k 3
二、测量细丝直径、测量小角度
d L
红光入射的杨氏双缝干涉照片 白光入射的杨氏双缝干涉照片
【例题】汞弧灯发出的光通过一绿色滤光片照 射两相距 0.60 mm 的狭缝，进而在 2.5 m 远处的 屏幕上出现干涉条纹。测量相邻两明纹中心的 距离为 2.27 mm，试计算入射光的波长。
明纹位x置kD 明纹间距 x D
d
d
d x0.6103 2.27103
长56n0m 的光从空气垂直入射 SiO2 膜时产生强烈反射，
这层镀膜的最小厚度e=
。
n1 1.00
空气
2n2e
2
k
k 1
e n2 2.00
人造水晶 n3 1.50
em i n
2
2 2.0
70nm
首 先 找 到 干 涉 的 线两 ，条 再光 计 算 它 们 点到 的叠 光加 程 差
n2r2 n1r1 , 同时考虑有无半波损失
4n2 41.38
【例题】 白光垂直照射在镀有 e=0.40 m 厚的介质膜
的玻璃板上，玻璃的折射率 n =1.45，介质的折射率 n’ =1.50。则在可见光（390nm---760nm）范围内，波长 = _______ nm的光在反射中增强。
n1 1.00
空气
e n 1.5 0
玻璃 n1.45
（1）增透膜（低膜） （如照相机镜头）
我们知道：入射光在透镜及光学元件的表面要发生反射，会损 失部分能量。正入射时，反射光强度约占入射光强度的4%。如： 一双筒望远镜，有6个透镜，十二个表面，能量损失约40%；潜 水艇中的潜望镜，有20多个透镜，四十多个表面，能量损失可 高达90%。
1 2 3 空气 n1 1.00
O
n
r1
r2
P
O
n
r1
r2
P
未覆盖, 玻 7级璃 明时 纹r1满 r2足 7
覆盖玻 , 0级 璃明 后纹r1满 n 足 1er20
则有 7n1e en7 1e6.61 06m
本章主要讲解四个方面问题： 1）相干光。 2）杨氏双缝实验。 3）半波损失、光程。 4）薄膜干涉。
薄膜干涉：入射光在薄膜表面上由于折射和反射而分成
n2r2
n1r1
2
k加强 (2k1)2减
弱
【例题】照相机镜头增透膜材料是MgF2（n=1.38）， 镜头玻璃折射率n=1.50，为增强对550nm的黄绿光的
透射能力，MgF2最小厚度是多少？
解
2n 2e(2k1)2
取k=0得
k0,1,2,
e
a
b
n1=1
n2=1.38
n3=1.50
550
e
99.6nm
功地用分波阵面法获得相干光，并观察 到光的干涉现象。
S1
d
S2
r1 r2
D
P 两波到达P点时波程差为
x
= r2-r1 dsin
O
k k0,1, 2
dsin 2 k干1涉 2 加k强1, 2,
干涉减弱
因为 sLind， tg很 小D x，所x以 22kkD 2d1D 2dk0k,1,21, 2, 明暗 纹纹 位位 置
-光的干涉
本章主要讲解四个方面问题： 1）相干光。 2）杨氏双缝实验。 3）半波损失、光程。 4）薄膜干涉。
根据波的叠加原理，两列波只要：① 频 率相同， ② 振动方向相同， ③ 相 位相同或相位差恒定，在两列波交迭
的空间区域就会产生稳定的振动强弱的分
布，形成干涉现象（波的干涉）。
对于光波而言，上述三个相干条件中， 频率相同------单色性------可通过滤色片实现； 振动方向相同------可通过偏振片实现； 相位相同或相位差恒定------不那么容易实现，这是和光源的 发光机理密切相关的。