ww平行平板产生的干涉.ppt
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1、第五节第五节 平行平板产生的干涉平行平板产生的干涉分波阵面法的干涉,受到空间相干性的限制(干涉孔径角分波阵面法的干涉,受到空间相干性的限制(干涉孔径角总有一定大小,且总有一定大小,且 ),只能使用有限大小的光),只能使用有限大小的光源,在实际中不能满足条纹亮度的要求(激光光源除外)。源,在实际中不能满足条纹亮度的要求(激光光源除外)。为了使用扩展光源,必须实现干涉孔径角等于零的干涉。为了使用扩展光源,必须实现干涉孔径角等于零的干涉。分振幅法分振幅法利用透明介质的第一和第二表面对利用透明介质的第一和第二表面对入射光的依次反射,将入射光的振入射光的依次反射,将入射光的振幅分解为若干部分,由这些光波
2、相幅分解为若干部分,由这些光波相遇所产生的干涉,称为遇所产生的干涉,称为分振幅法干分振幅法干涉涉。pS S*在使用扩展光源的同时,保持清晰的条纹,解决条在使用扩展光源的同时,保持清晰的条纹,解决条纹亮度与可见度的矛盾。纹亮度与可见度的矛盾。一、干涉条纹的定域一、干涉条纹的定域两个单色相干点光源在空间任意一点相遇,总有一确定的光程两个单色相干点光源在空间任意一点相遇,总有一确定的光程差,从而产生一定的强度分布,并都能观察到清晰的干涉条纹,差,从而产生一定的强度分布,并都能观察到清晰的干涉条纹,称为称为非定域干涉非定域干涉。在扩展光源情况下,能够得到清晰条纹的区域称为定域区。在扩展光源情况下,能够
3、得到清晰条纹的区域称为定域区。(定域干涉定域干涉)利用薄膜上、下两个表面对入射光的反射和折射,可利用薄膜上、下两个表面对入射光的反射和折射,可在反射方向在反射方向(或透射方向或透射方向)获得相干光束。获得相干光束。在一均匀透明介质在一均匀透明介质n n1 1中放入上中放入上下表面平行下表面平行,厚度为厚度为e e 的均匀介的均匀介质质 n n2 2(n(n1 1),用扩展光源照射薄用扩展光源照射薄膜,其反射和透射光如图所示膜,其反射和透射光如图所示1DiiBAC2n1n2eS 在阳光照射下,肥皂膜或水面上的油膜上面呈现美丽的在阳光照射下,肥皂膜或水面上的油膜上面呈现美丽的彩色图案,这些都是常见
4、的薄膜干涉现象。彩色图案,这些都是常见的薄膜干涉现象。二、平行平板产生的等倾干涉二、平行平板产生的等倾干涉在一均匀透明介质在一均匀透明介质n n中放入中放入上下表面平行,厚度为上下表面平行,厚度为h h 的的均匀介质均匀介质n n两支相干光的光程差为:两支相干光的光程差为:有半波损失。有半波损失。nnnCABhN由折射定律和几何关系可得出:由折射定律和几何关系可得出:nnnCABhN在平行平板的干涉中,光程差只取决于折射角,相同折在平行平板的干涉中,光程差只取决于折射角,相同折射角的入射光构成同一条纹,称等倾条纹。射角的入射光构成同一条纹,称等倾条纹。明纹明纹 暗纹暗纹反射光反射光面光源照明面
5、光源照明iPifor环环en n n n 面光源面光源只要入射角只要入射角i i相同,都将相同,都将汇聚在同一个干涉环上汇聚在同一个干涉环上(非相干叠加)(非相干叠加)透射光的干涉:透射光的干涉:对于同一入射角的光束来说,对于同一入射角的光束来说,两支透射光的光程差和两支反两支透射光的光程差和两支反射光的光程差恰好相差半个波射光的光程差恰好相差半个波长,当对应某一入射角的透射长,当对应某一入射角的透射光条纹是亮纹时,反射光条纹光条纹是亮纹时,反射光条纹是暗纹。透射光的等倾条纹和是暗纹。透射光的等倾条纹和反射光的等倾条纹是互补的。反射光的等倾条纹是互补的。对于同一厚度的薄膜,在某一方向观察到某一
6、波对于同一厚度的薄膜,在某一方向观察到某一波长对应反射光相干相长,则该波长在对应方向的长对应反射光相干相长,则该波长在对应方向的透射光一定相干相消。因为要满足能量守恒。透射光一定相干相消。因为要满足能量守恒。增透膜、增反膜用在光学仪器的镜增透膜、增反膜用在光学仪器的镜头上,就是根据这个道理。头上,就是根据这个道理。增透膜和增反膜增透膜和增反膜增透膜增透膜-利用薄膜上、下表面反射光的光程差符合相消干涉条利用薄膜上、下表面反射光的光程差符合相消干涉条件来减少反射,从而使透射增强。件来减少反射,从而使透射增强。为为了了减减少少反反射射引引起起的的光光能能损损失失,常常在在许许多多光光学学仪仪器器(如
7、如照照相相机机、摄摄像像机机等等)的的镜镜头头上上镀镀一一层层厚厚度度均均匀匀的的透透明明薄薄膜膜(常常用用氟氟化化镁镁MgFMgF2 2,n=1.38),n=1.38),用以增加透射,这个薄膜用以增加透射,这个薄膜,就是增透膜。就是增透膜。反射相干光满足反射相干光满足相消干涉相消干涉条件来减少反射条件来减少反射:n n2 2e e 光学厚度光学厚度膜 n1=1.0n2=1.38n3=1.50增反膜增反膜-利用薄膜上、下表面反射光的光程差满足相长干涉,利用薄膜上、下表面反射光的光程差满足相长干涉,因此反射光因干涉而加强。因此反射光因干涉而加强。与增透膜相反与增透膜相反,在另一些光学系统中希望光
8、学表面具有很高在另一些光学系统中希望光学表面具有很高的反射率的反射率(如如HeNeHeNe激光器要求反射激光器要求反射99%)99%),这时可在元件表,这时可在元件表面多层镀膜以增强反射面多层镀膜以增强反射,这类薄膜称为增反膜或高反射膜。这类薄膜称为增反膜或高反射膜。通常是在光学玻璃表面镀上一层折射率通常是在光学玻璃表面镀上一层折射率n n2 2 nn3 3 的介的介质薄膜质薄膜工艺上通常采用多层膜。工艺上通常采用多层膜。1317层MgF2(1.38)1.50ZnS(2.35)MgF2(1.38)ZnS(2.35)MgF2(1.38)镀膜时镀膜时,要适当选择每层膜的厚度要适当选择每层膜的厚度,
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