05光的(薄膜)干涉-中文.ppt

中心条纹稀疏，离中心远的地方条纹较密 较厚的薄膜产生地等倾条纹较密 3.当膜厚发生连续变化时，中心点的级数随之改变。若厚度连续增大，中心冒出新的条纹。条纹数目的改变量反映出薄膜厚度的改变量，由 知：当Δd每增加λ/2n时，中心冒出一个条纹。 4.用扩展光源观察等倾干涉条纹 （6）当d连续增厚时，中心冒出新条纹，条纹向外扩展，同时干涉 （5）中部条纹疏，边缘条纹密 （1） 光源为面积较大的扩展光源 （3） 形状：同心圆环，条纹上各点对应倾角相等。 （4）中部条纹级次高，边缘级次低 等倾干涉装置与条纹的特点： 场条纹变密，当Δd每增加λ/2n时，中心冒出一个条纹。 （2） 产生等倾条纹的薄膜厚度均匀，厚度d越大，条纹越密集 （亮纹） （暗纹） 单色光源 反射镜 反射镜 迈克耳孙干涉仪 Michelson Interferometer 与 成 角 补偿板 分光板 移动导轨 单色光可无需补偿板 迈克耳孙-莫雷实验 结果：所有惯性系中真空中光速各向同性— c 绝对坐标系中的光速 沿地球运动方向 — 垂直地球运动方向— c 理论上，实验装置旋转90o，应当能观察到干涉条纹将有0.4个条纹宽度的移动，但是实验发现干涉条纹没有移动——“零”的结果！ 物理学天空的乌云! 迈克尔逊干涉仪 设计精巧，用途广泛，不少其它干涉仪都是由此派生，是许多近代干涉仪的原型。 迈克耳逊最早是为了研究光速问题而精心设计了上述装置,它是一种分振幅装置，与薄膜干涉相比，迈氏干涉仪的特点是： 光源、M1、M2和接收器各据一方,在空间完全分开,便于在光路中安插其它器件。 可观察到相当于薄膜干涉的许多现象：等倾条纹，等厚条纹以及条纹各种变动情况, 可方便地进行各种精密检测。 迈克耳逊 迈克耳逊因发明干涉仪和对光速的测量而获得1907年诺贝耳物理学奖金。 反射镜 反射镜 单色光源 光程差 的像 当 不垂直于 时，可形成劈尖型等厚干涉条纹. 反射镜 反射镜 单色光源 迈克尔逊干涉条纹 等倾干涉条纹 等厚干涉条纹 圆环向中心收缩，看似被吞没，干涉环变粗而稀疏 圆环从中心冒出，干涉环变细而密集 等倾干涉条纹的移动 当 与 之间距离变大时 ，圆形干涉条纹从中心一个个长出, 并向外扩张, 干涉条纹变密; 距离变小时，圆形干涉条纹一个个向中心缩进, 干涉条纹变稀 . 光程差 等厚干涉条纹的移动 当 与 之间距离变大时 ，干涉条纹朝着它们交线的方向平移，条纹间距不变； 当 与 之间距离变小时，干涉条纹朝着背离它们交线的方向平移，条纹间距不变。 另外，若是 与 之间的角度变化，干涉条纹移动，且间距改变。 干涉条纹移动数目 迈克尔孙干涉仪的主要特点 两相干光束在空间完全分开，并可用移动反射镜或在光路中加入介质片的方法改变两光束的光程差. 移动距离 移动反射镜 光程差 插入介质片后光程差 光程差变化 干涉条纹移动数目 介质片厚度 光程差 例:在迈克耳逊干涉仪的两臂中分别引入 10 厘米长的玻璃管 A、B ，其中一个抽成真空，另一个在充以一个大气压空气的过程中观察到107.2 条条纹移动，所用波长为546nm。求空气的折射率？ 解：设空气的折射率为 n 相邻条纹或说条纹移动一条时，对应光程差的变化为一个波长，当观察到107.2 条移过时，光程差的改变量满足： 迈克耳逊干涉仪的两臂中便于插放待测样品，由条纹的变化测量有关参数。精度高。 补偿板的作用 由于色散n( )，不同波长有不同的光程，不同波长对应有不同方位的交线，即出现多条暗条纹 补偿板让M2光路多经历两次玻璃中的行程，补偿了色散，使得不同波长零程差位置即交线位置在观察方向上一致，即只出现一条暗条纹 迈克尔逊干涉仪的应用 用于精密测长 用于研究光速 傅立叶变换光谱仪 1 2 光电计数 以光波长为尺度去计量空间长度 干涉测长原理示意图 PD A D 计算机傅里叶变换 A D 傅里叶变换光谱仪 PD Laser PD 光纤迈克尔逊干涉仪 迈克尔逊干涉仪 光纤干涉型应变传感器 干涉显微镜 干涉显微镜光路图 干涉条纹的移动 反射镜或样品 反射镜 目镜 （真空镀膜中监测厚度） * 由于等厚条纹可以将薄膜厚度的分布情况直观地表现出来，是研究薄膜性质的一种重要手段。 科学技术的发展对度量的精确性提出了愈来愈高的要求。光的干涉条纹可将在波长量级的微小长度差别和变化反映出来，为我们提供了检验精密机械或光学零件的重要方法。 Po