大学物理144薄膜干涉.pptx
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1、太原理工大学物理系太原理工大学物理系14-414-4薄膜干涉薄膜干涉 本节讨论等倾干涉和等厚干涉,以等厚干涉为主。本节讨论等倾干涉和等厚干涉,以等厚干涉为主。一、分振幅干涉装置一、分振幅干涉装置-薄膜干涉薄膜干涉 由薄膜上下表面分别反射的由薄膜上下表面分别反射的两束反射光两束反射光为相干为相干光,薄膜干涉就是要讨论这光,薄膜干涉就是要讨论这两束反射光的干涉。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经薄膜上下表面分别反射在薄膜的背面形成两两束透射光束透射光,这两束透射光也是相干光,还可以讨,这两束透射光也是相干光,还可以讨论这论这两束透射光的干涉。两束透射光的干涉。太原理工大学物
2、理系太原理工大学物理系薄膜干涉花样薄膜干涉花样薄膜干涉花样薄膜干涉花样太原理工大学物理系太原理工大学物理系DE5B21 1 两束反射光的光程差两束反射光的光程差 光程差由两部部分组成:一部分是由于走过光程差由两部部分组成:一部分是由于走过不不同的媒质同的媒质与与几何路径几何路径而引起,另一部分是由而引起,另一部分是由半波损半波损失失而引起。而引起。LPC34A1太原理工大学物理系太原理工大学物理系P设设 折射定律折射定律两束反射光的光程差两束反射光的光程差由几何关系知由几何关系知DE5B2C34A1太原理工大学物理系太原理工大学物理系 反反射光的光程差射光的光程差2 2 两束透射光的光程差两束
3、透射光的光程差PLDC34E5A1B2F由几何关系可以推出由几何关系可以推出两束透射光的光程差两束透射光的光程差太原理工大学物理系太原理工大学物理系明纹明纹暗纹暗纹当反射光的光程差满足以下条件时,出现当反射光的光程差满足以下条件时,出现反射反射光光干涉明纹或暗纹干涉明纹或暗纹明纹明纹暗纹暗纹当透射光的光程差满足以下条件时,出现当透射光的光程差满足以下条件时,出现透射透射光光干涉的明纹或暗纹干涉的明纹或暗纹太原理工大学物理系太原理工大学物理系3 3 半波损失半波损失半波损失由半波损失由光疏媒质光疏媒质向向光密媒质光密媒质入射时,表面的入射时,表面的反射光反射光所引起。所引起。(1 1)如两个表面
4、反射)如两个表面反射都有都有半波损失半波损失在光程差中不加在光程差中不加/2/2(2 2)如两个表面反射)如两个表面反射都没有都没有半波损失半波损失在光程差中不加在光程差中不加/2/2(3 3)如)如一个一个表面反射表面反射有有半波损失半波损失在光程差中加在光程差中加/2/2 注意:注意:透射光和反射光干涉具有互补性透射光和反射光干涉具有互补性 ,符合能,符合能量守恒定律量守恒定律.太原理工大学物理系太原理工大学物理系 两束相干光的两束相干光的光程差决定于光程差决定于 反反射光的光程差射光的光程差一般情况下薄膜干涉的分析比较复杂,通常只研一般情况下薄膜干涉的分析比较复杂,通常只研究究3 3个极
5、端情形个极端情形膜的厚度膜的厚度e 入射角入射角i(1 1)光垂直入射到均匀厚度的膜上光垂直入射到均匀厚度的膜上入射角入射角i=0反射光的光程差反射光的光程差4.4.几种特殊情况几种特殊情况太原理工大学物理系太原理工大学物理系加强加强减弱减弱满足加强条件则反射光干涉加强满足加强条件则反射光干涉加强满足减弱条件则反射光干涉减弱满足减弱条件则反射光干涉减弱膜表面膜表面亮度均匀亮度均匀,不出现明暗相间的条纹。,不出现明暗相间的条纹。例例1 1 一油轮漏出的油一油轮漏出的油(折射率折射率 =1.2)污染了某海污染了某海域域,在海水在海水(=1.3)表面形成一层薄薄的油污表面形成一层薄薄的油污.(1)(
6、1)如果太阳正位于海域上空如果太阳正位于海域上空,一直升飞机的驾一直升飞机的驾驶员从机上向下观察驶员从机上向下观察,他所正对的油层厚度为他所正对的油层厚度为460nm,则他将观察到油层呈什么颜色则他将观察到油层呈什么颜色?太原理工大学物理系太原理工大学物理系解解 (1)绿色绿色 (2)(2)如果一潜水员潜入该区域水下如果一潜水员潜入该区域水下,又将看到油又将看到油层呈什么颜色层呈什么颜色?油膜油膜海水海水太原理工大学物理系太原理工大学物理系(2)(2)透射光的光程差透射光的光程差红光红光紫光紫光紫紫红红色色 当当 时,透射光干涉极时,透射光干涉极大大太原理工大学物理系太原理工大学物理系玻璃玻璃
7、MgFMgF2 2例例2 2 增透膜增透膜 一些光学元件需要减少反射,增加透射,通常一些光学元件需要减少反射,增加透射,通常在玻璃的表面镀一层折射率比较小的氟化镁,使反在玻璃的表面镀一层折射率比较小的氟化镁,使反射光干涉相消。射光干涉相消。反射光的光程差反射光的光程差 为使波长为使波长的的单色光单色光完完全透过全透过薄膜,则要求反射光薄膜,则要求反射光干涉相消干涉相消膜的最小厚度为膜的最小厚度为太原理工大学物理系太原理工大学物理系照相机镜头表面镀有增透膜照相机镜头表面镀有增透膜太原理工大学物理系太原理工大学物理系 例例如如 在玻璃表面镀上一层在玻璃表面镀上一层MgF2薄膜,使波长为薄膜,使波长
8、为=550 nm的绿光全部通过。求:膜的厚度。的绿光全部通过。求:膜的厚度。解:解:使反射绿光干涉相消,由反射光干涉相消条件使反射绿光干涉相消,由反射光干涉相消条件取取k=0MgF2玻璃玻璃n2=1.38n1=1.50n0=1=99.6(nm)太原理工大学物理系太原理工大学物理系ZnSMgF2ZnSMgF2 在玻璃上交替镀上多层介质膜,增强反射光,称在玻璃上交替镀上多层介质膜,增强反射光,称为为高反射膜高反射膜。例例3 3 高反膜高反膜激光谐振腔中的反射镜激光谐振腔中的反射镜要求对波长要求对波长632.8nm的的单色光有单色光有99%以上的以上的反射率。在玻璃表面交替镀上反射率。在玻璃表面交替
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