[精选]薄膜干涉名师编辑PPT课件-资料.ppt

1、2022-7-3012022-7-3022、等倾干涉、等倾干涉ADnBCACn1)(innd2212sin2 2ninnd2212sin2 明明条条纹纹),2,1(k k2)12(k暗条纹暗条纹)2,1,0(k薄膜厚度为薄膜厚度为d，折射率为，折射率为n厚度均匀的薄膜所得到的干涉厚度均匀的薄膜所得到的干涉设设 n1 n n2 cosdBCAC iABADsin itgdsin2 cos2sin2cos21nditgdnnd PABd1nni CDS光程差光程差光波的叠加一光波的叠加一 光的干涉光的干涉2022-7-303明暗条件还可用折射角表示为：明暗条件还可用折射角表示为：是否考虑半波损失，

2、要看是否考虑半波损失，要看n1,n,n2三者关系三者关系 21nnn 要加要加 !2 21nnn 不考虑！不考虑！明暗条件中没有明暗条件中没有 号，因条纹不对称。号，因条纹不对称。21nnn 21nnn 1n2nn注注意：意：“明纹明纹”中，中，k 0 因为因为 d 不可能为零。不可能为零。innd2212sin2 明明条条纹纹),2,1(k k2)12(k暗暗条条纹纹)2,1,0(k cos2dn 明明条条纹纹),2,1(k k2)12(k暗暗条条纹纹)2,1,0(k 明明条条纹纹),2,1(k k2)12(k暗暗条条纹纹)2,1,0(k2sin22212 innd2022-7-304dAB

3、1nn2ni CDSP(1)(1)倾角倾角 i 相同的光线对应相同的光线对应 同一条干涉圆环条纹同一条干涉圆环条纹干涉条纹特征：干涉条纹特征：L fPo r环环n1n2n iiPifor环环n 面光源面光源等倾干涉等倾干涉(2)(2)不同倾角不同倾角i构成的等倾条纹构成的等倾条纹 是一系列同心圆环是一系列同心圆环innd2212sin2 明明条条纹纹),2,1(k k2)12(k暗暗条条纹纹)2,1,0(kS 点光源点光源2022-7-305(1)(1)倾角倾角i 相同的光线对应同一条干涉圆环条纹相同的光线对应同一条干涉圆环条纹干涉条纹特征：干涉条纹特征：等倾干涉等倾干涉(2)(2)不同倾角不

4、同倾角i 构成的等倾条纹是一系列同心圆环构成的等倾条纹是一系列同心圆环(3)愈往中心，条纹级别愈高愈往中心，条纹级别愈高 kinnd 2212sin2d d 一定时一定时，krik*若若改变改变d即：中心即：中心O点处的干涉级最高点处的干涉级最高 d中心向外冒条纹中心向外冒条纹 d中心向内吞条纹中心向内吞条纹(4)条纹间隔分布：条纹间隔分布：内疏外密内疏外密 kndk cos2 )1(cos21 kndkkknd sin2 k k 一定一定dk,(5)光源是白光光源是白光 i kr 彩彩色色干干涉涉条条纹纹L fPo r环环n1n2n iSi 薄膜干涉2022-7-306（1）透射光也有干涉现

5、象，）透射光也有干涉现象，innd2212sin2 k反射光加强的点，透射光正好减弱（互补）反射光加强的点，透射光正好减弱（互补）补充说明：补充说明：明暗条件为：明暗条件为：2)12(k2 单色光单色光垂直入射时：垂直入射时：复复色色光光垂直入射时，垂直入射时，（2）平行光垂直入射的干涉现象：）平行光垂直入射的干涉现象：薄膜表面或全亮、或全暗、或全居中。薄膜表面或全亮、或全暗、或全居中。n1n2n 薄膜表面有的颜色亮，有的消失薄膜表面有的颜色亮，有的消失(k=1,2,)明条纹明条纹(k=0,1,2,)暗条纹暗条纹光波的叠加一光波的叠加一 光的干涉光的干涉dABn2ni CDSn1 n n21n

6、P2022-7-307例例2.折射率折射率 n=1.50的玻璃表面涂一层的玻璃表面涂一层 MgF2(n=1.38),为使它在为使它在 5500波长处产生极小反射，这层膜应多厚？波长处产生极小反射，这层膜应多厚？2FMg 11 n381 n5012 n2)12(2 knd最薄的膜最薄的膜 k=0，此时，此时A1000381455004 nd 解：假定光垂直入射解：假定光垂直入射(n1nn2),不加不加/2(k=0,1,2,)暗条纹暗条纹如：照相机镜头呈现蓝紫色如：照相机镜头呈现蓝紫色 消除黄绿色的反射光。消除黄绿色的反射光。光波的叠加一光波的叠加一 光的干涉光的干涉等倾干涉的应用等倾干涉的应用1

7、使某些颜色的单色光在表面的反射干涉相消，增加透射使某些颜色的单色光在表面的反射干涉相消，增加透射增透膜：增透膜：2022-7-308应用应用2 多层膜多层膜（增加反射）（增加反射）使某些颜色的光反射使某些颜色的光反射本领高达本领高达99%，而使透射减弱而使透射减弱。例例3 氦氖激光器中的谐振腔反射镜，对波长氦氖激光器中的谐振腔反射镜，对波长=6328的单色光的单色光的反射率要求达的反射率要求达99%以上，为此反射镜采用在玻璃表面镀上的以上，为此反射镜采用在玻璃表面镀上的多层膜，求每层薄膜的实际厚度（按最小厚度要求，光近似垂多层膜，求每层薄膜的实际厚度（按最小厚度要求，光近似垂直入射）直入射）)

8、381(),352(221 nMgFnSZn35.211 nd38.122 ndSZn2MgF第一层：第一层：3813521 kdn22111 k取取A1146381463284)12(22 nkd)2,1(k第二层：第二层：352381352 )2,1(2222 kkdn A673352463284)12(11 nkd 1 k取取2022-7-309(1)(1)劈尖（劈形膜）劈尖（劈形膜）夹角很小的两个平面所构成的薄膜夹角很小的两个平面所构成的薄膜3、分振幅干涉、分振幅干涉2 等厚干涉等厚干涉 d n1nA反射光反射光2反射光反射光1入射光入射光(单色平行光垂直入射单色平行光垂直入射)A A

9、点处光线点处光线1 1、2 2的光程差的光程差明纹：明纹：1,2,3,=,)(kkd 暗纹：暗纹：0,1,2,=,2)1 2()(kkd 同一厚度同一厚度d 对应同一级条纹对应同一级条纹 等厚条纹等厚条纹)(2/2dnd n1光波的叠加一光波的叠加一 光的干涉光的干涉空气劈尖2022-7-3010干涉条纹的分布特征：干涉条纹的分布特征：棱边处棱边处 d=0 每一每一k 值对应劈尖某一确定厚度值对应劈尖某一确定厚度d 即同一厚度对应同一干涉级即同一厚度对应同一干涉级干涉条纹是一组与棱边平行的明暗相间的条纹干涉条纹是一组与棱边平行的明暗相间的条纹 等厚条纹等厚条纹n1=n2 n 对应着暗纹对应着暗

10、纹n1 n n2 对应着亮纹对应着亮纹相邻两明（暗）纹间对应的厚度差为相邻两明（暗）纹间对应的厚度差为:nd2 knd 2/2 )1(2/)(2 kddn dkd1 kdd 光波的叠加一光波的叠加一 光的干涉光的干涉复复色色光光入射得彩色条纹入射得彩色条纹2022-7-3011明（暗）纹间距明（暗）纹间距 l:ndl2sin sin2nl l d 、一定，一定，l 确定，条纹等间距确定，条纹等间距 l(条纹变密条纹变密),l(条纹疏远条纹疏远)一定，一定，、l；、l 光波的叠加一光波的叠加一 光的干涉光的干涉2022-7-3012明暗条件：明暗条件：22 nd kmax2,1 k平板玻璃平板玻

11、璃平凸透镜平凸透镜2)12(kmin2,1,0 k干涉环半径：干涉环半径：krmax)2,1(2)12(knRk min)1,0(/knkR rRd4.分振幅干涉分振幅干涉3牛顿环（平凸透镜的牛顿环（平凸透镜的曲率半径很大）（简单介绍）曲率半径很大）（简单介绍）RddRddRRr22)(222k 光波的叠加一光波的叠加一 光的干涉光的干涉2022-7-3013干涉条纹特征干涉条纹特征 ：)1(41 knkRrrrkk （4）已知已知 可求出可求出 R：nmrrR/2k2mk 干涉环半径：干涉环半径：（2）通常牛顿环的中心是暗点。通常牛顿环的中心是暗点。（3）相邻两暗环的间隔相邻两暗环的间隔 可

12、见：干涉环中心疏、两边密。可见：干涉环中心疏、两边密。（5）已知）已知R可求可求 愈往边缘，条纹级别愈高。愈往边缘，条纹级别愈高。（1）knd 22 kd,与等倾干涉与等倾干涉的本质区别的本质区别（6）透射光与之互补透射光与之互补 krmax)2,1(2)12(knRk min)1,0(/knkR 2022-7-30142022-7-3015*等厚条纹的应用等厚条纹的应用*劈尖的应劈尖的应用用 nnL2sin2 测波长：测波长：已知已知、n n，测，测L L可得可得 测折射率：测折射率：已知已知、，测测L L可得可得n n 测细小直径、厚度、微小变化测细小直径、厚度、微小变化h待测块规待测块规标准块规标准块规玻璃玻璃 测表面平行度测表面平行度等厚条纹等厚条纹待测工件待测工件标准件标准件