《大学物理教学资料》第10章.ppt

S1 S2 E F 平面反射镜 * 4、洛埃镜实验 S1 S2 A B E F 平面反射镜 此处总为暗纹， 说明光也产生 半波损失！ （明纹） （暗纹） *什么条件下发生半波损失： 2）光是正入射（i=0）， 或掠入射（i=90o） n1 1）当光从光疏媒质进入光密媒质时，（从折射 率小的媒质进入折射率大的媒质）有“半波损 失” n2 n1 n2 正入射 掠入射 n1? n2 n1? n2 结论： 当发生半波反射时，在反射点的振动有 相位?的突变，而全波反射则无。 （六）薄膜干涉（分割振幅的干涉） 1、薄膜干涉公式 a b n1 n2 n1 n2? n1 e S S’ 物理模型： 表面平行的介质薄膜（厚度 为e），折射率为 ，薄膜 处于介质 中，另有单色 光源S，透镜。 讨论光线a 由于几何路程不同和介质不同引起的光程差 在两界面处反射光之间的额外光程差 因此光线 的光程差为： 由图知： a n1 n2 n1 B C A n2? n1 e 由折射定律有： 代入下式 得： 因此薄膜干涉的相干相长和相消条件为： { = 明纹 暗纹 注意： 1）透射光也将产生干涉，且反射光加强时， 透射光减弱，反射光减弱时，透射光加强。 2)计算光程差?时，是否要计入附加光程差?/2， 要依薄膜及周围介质而定。 若n1? n2 ? n3或 n1?n2 ? n3 若 n1?n2 ? n3 n1?n2 ? n3 或 ，无附加光程差?/2 ，有附加光程差?/2 3）如e一定，则对应不同的入射角有不同的干涉 级。（入射角 相同的光线产生同一级干涉条 纹）这种干涉叫等倾干涉。 4）如入射光的入射角 一定，则对应不同的厚 度有不同的干涉 级。（厚度相同的地方产生 同一级干涉条纹）这种干涉叫等厚干涉。 2、等厚干涉 (尖劈薄膜的干涉) 设每一干涉条纹对应的薄膜厚度分别为： { = 明纹 暗纹 1）、条纹分布： { = 2）、条纹对应 (任意折射率为n)的薄膜厚度： 明纹 暗纹 由上式可得： { = 明纹 暗纹 即在尖劈棱边处出现0级暗纹。 3）、条纹间距： 相邻的亮纹（或暗纹）对应的空气厚度差为： 则相邻的亮纹（或暗纹）的间距： （对空气尖劈n=1） （对空气尖劈n=1） A）劈尖的等厚干涉条纹是等间距的； 结论： B）劈尖的棱角 越小，条纹间距越宽； C） 光波波长越长，条纹间距越大。 被检体 被检体 被检体 被检体 1）检查平面与直角： 尖劈干涉的应用： 被检体 被检体 标 准 角 规 标 准 角 规 d L 用测微显微镜测出L、 ，即可得到d 纸 2）测量微小厚度和微小厚度变化 测量微小厚度变化： 薄膜厚度增加时，条纹下移，厚度减小时 条纹上移。 薄膜的 增加时，条纹下移， 减小时 条纹上移。 显然，从视场中移动了m个条纹，薄膜厚度改 变了： 条纹 从上 向棱 边移 动！ 条纹 从棱 边向 上移 动！ 厚度增加 厚度减小 C 应用举例：--干涉膨胀仪 装置 M C：铟钢作成的，热 膨胀极小； M：被检体。 原理： 温度增高?t时，数出条 纹移动的条数m，则： 样本增高 热膨胀系数： A--曲率半径很大的平凸镜 装置： B--平面光学玻璃 A B 干涉图样： 半反 射镜 显 微 镜 r 随着r的增加而变密！ 3、牛顿环及其应用 1）、干涉条纹的分布： 设n=1，由垂直入射时的 干涉条件得： { 明纹 暗纹 R O R O’ n=1 故中心是暗纹。 随着级数的增大，干涉条纹变密。 明纹 暗纹 { 代入 得： { 明环 暗环 如果在曲率半径很大的平凸镜和平面光学玻璃之间充满任意折射率为n的介质，牛顿环半径表达式如何？ { 明环 暗环 如果在曲率半径很大的平凸镜和平面光学玻璃之间充满任意折射率为n的介质，则： 对于暗纹： 所以测得透镜的曲率半径为： 2）、求透镜的曲率半径（已知光波长 ） 3、已知透镜曲率半径，可求光波长 * 第三篇 波动光学(Wave Optics) 波动光学(Wave Optics) 概述：人们对光的认识经历了一个否定之否定 过程。 1）光的机械微粒学说（17世纪---18世纪末） 代表：牛顿 对立面：惠更斯--波动说 分歧的焦点：光在水中的速度 1850年佛科（Foucauld）测定 微粒说开始瓦解 2）光的机械波动说（19世纪初--后半世纪） 英国人杨（T.uoung)和法