最新大学物理第五版薄膜干涉,劈尖教学课件.ppt

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1、进入夏天，少不了一个热字当头，电扇空调陆续登场，每逢此时，总会进入夏天，少不了一个热字当头，电扇空调陆续登场，每逢此时，总会想起那一把蒲扇。蒲扇，是记忆中的农村，夏季经常用的一件物品。记想起那一把蒲扇。蒲扇，是记忆中的农村，夏季经常用的一件物品。记忆中的故乡，每逢进入夏天，集市上最常见的便是蒲扇、凉席，不论男女老忆中的故乡，每逢进入夏天，集市上最常见的便是蒲扇、凉席，不论男女老少，个个手持一把，忽闪忽闪个不停，嘴里叨叨着少，个个手持一把，忽闪忽闪个不停，嘴里叨叨着“怎么这么热怎么这么热”，于是三，于是三五成群，聚在大树下，或站着，或随即坐在石头上，手持那把扇子，边唠嗑五成群，聚在大树下，或站着

2、，或随即坐在石头上，手持那把扇子，边唠嗑边乘凉。孩子们却在周围跑跑跳跳，热得满头大汗，不时听到边乘凉。孩子们却在周围跑跑跳跳，热得满头大汗，不时听到“强子，别跑强子，别跑了，快来我给你扇扇了，快来我给你扇扇”。孩子们才不听这一套，跑个没完，直到累气喘吁吁，。孩子们才不听这一套，跑个没完，直到累气喘吁吁，这才一跑一踮地围过了，这时母亲总是，好似生气的样子，边扇边训，这才一跑一踮地围过了，这时母亲总是，好似生气的样子，边扇边训，“你你看热的，跑什么？看热的，跑什么？”此时这把蒲扇，是那么凉快，那么的温馨幸福，有母亲此时这把蒲扇，是那么凉快，那么的温馨幸福，有母亲的味道！蒲扇是中国传统工艺品，在我国

3、已有三千年多年的历史。取材的味道！蒲扇是中国传统工艺品，在我国已有三千年多年的历史。取材于棕榈树，制作简单，方便携带，且蒲扇的表面光滑，因而，古人常会在上于棕榈树，制作简单，方便携带，且蒲扇的表面光滑，因而，古人常会在上面作画。古有棕扇、葵扇、蒲扇、蕉扇诸名，实即今日的蒲扇，江浙称之为面作画。古有棕扇、葵扇、蒲扇、蕉扇诸名，实即今日的蒲扇，江浙称之为芭蕉扇。六七十年代，人们最常用的就是这种，似圆非圆，轻巧又便宜的蒲芭蕉扇。六七十年代，人们最常用的就是这种，似圆非圆，轻巧又便宜的蒲扇。蒲扇流传至今，我的记忆中，它跨越了半个世纪，也走过了我们的扇。蒲扇流传至今，我的记忆中，它跨越了半个世纪，也走过

4、了我们的半个人生的轨迹，携带着特有的念想，一年年，一天天，流向长长的时间隧半个人生的轨迹，携带着特有的念想，一年年，一天天，流向长长的时间隧道，袅道，袅第十一章第十一章 光学光学物理学物理学第五版第五版2 从光屏中心从光屏中心O O处量起处量起： 则则 x 0,1,2,3dKKd明条纹明条纹212dkd 3 . 2 . 1 . 0 K暗条纹暗条纹实实 验验 装装 置置ooB1s2ssrx1r2r ddp第十一章第十一章 光学光学物理学物理学第五版第五版第十一章第十一章 光学光学物理学物理学第五版第五版第十一章第十一章 光学光学物理学物理学第五版第五版第十一章第十一章 光学光学物理学物理学第五版

5、第五版第十一章第十一章 光学光学物理学物理学第五版第五版第十一章第十一章 光学光学物理学物理学第五版第五版第十一章第十一章 光学光学物理学物理学第五版第五版9Ln1nD劈尖干涉劈尖干涉nn 1dnk2)21(nk2（明纹明纹）（暗纹暗纹） ( (1) )棱边处：棱边处：0d为暗纹为暗纹.3 3、劈尖干涉条纹的特征：、劈尖干涉条纹的特征：有有“半波损失半波损失”明明( (暗暗) )条纹对应的劈条纹对应的劈尖厚度：尖厚度：,2光程差光程差第十一章第十一章 光学光学物理学物理学第五版第五版10dkd1kdb122nkkddn:n为光在介质中的波长为光在介质中的波长 ( (3) )相邻明纹相邻明纹(

6、(暗纹暗纹) ) 间距间距( (2) )相邻明纹（暗纹）之间的厚度差相邻明纹（暗纹）之间的厚度差:1sin2 sinkkddbn 2nb由此可得劈尖角由此可得劈尖角: :第十一章第十一章 光学光学物理学物理学第五版第五版11 ( (4 ) )干涉条纹的移动干涉条纹的移动第十一章第十一章 光学光学物理学物理学第五版第五版12 例例1 1 波长为波长为680nm的平行光照射到的平行光照射到L=12cm长的两块玻璃片上，两玻璃片的左端相互接触，长的两块玻璃片上，两玻璃片的左端相互接触，右端被厚度右端被厚度=0.048mm的纸片隔开的纸片隔开. .解解: :根据薄膜干涉产生暗条纹条件根据薄膜干涉产生暗

7、条纹条件(21)2220,1,2,dkk试问在这试问在这12 cm长度内会呈现多少条暗条纹长度内会呈现多少条暗条纹 ? ?D第十一章第十一章 光学光学物理学物理学第五版第五版13max2141.1Dkmax2(21)22kD, 2 , 1 , 02) 12(22kkd共有共有142142条暗纹条暗纹. .根据根据, ,条纹最大级数对应最大厚度，可有条纹最大级数对应最大厚度，可有: :D第十一章第十一章 光学光学物理学物理学第五版第五版14( (1) )干涉膨胀仪干涉膨胀仪0l( (2) )测膜厚测膜厚Sid1n2n2SiO122ndNNnl2Nl 第十一章第十一章 光学光学物理学物理学第五版第

8、五版15d ( (3) )检验光学元件表面的平整度检验光学元件表面的平整度2bdb6231b b第十一章第十一章 光学光学物理学物理学第五版第五版161nn1nLd空气空气 1n( (4) )测细丝的直径测细丝的直径bLnd2bEndEnd第十一章第十一章 光学光学物理学物理学第五版第五版17( (等厚干涉特例等厚干涉特例2)2)由一平凸透镜和一块平板玻璃组成由一平凸透镜和一块平板玻璃组成d22 d光程差光程差第十一章第十一章 光学光学物理学物理学第五版第五版18 牛顿环干涉图样牛顿环干涉图样显微镜显微镜SLRrdM 半透半透半反镜半反镜T第十一章第十一章 光学光学物理学物理学第五版第五版R2

9、2222)(ddRdRRr02ddRRdRr)2(2rdRkr)21( kRr 暗环半径暗环半径明环半径明环半径明、暗环的半径：由明、暗环的半径：由第十一章第十一章 光学光学物理学物理学第五版第五版20 (1)(1)干涉条纹为光程差相同的点的轨迹，干涉条纹为光程差相同的点的轨迹，即厚度相等的点的轨迹即厚度相等的点的轨迹1k2ndd等厚干涉等厚干涉相邻条纹对应的厚度相邻条纹对应的厚度差为入射光波长的一差为入射光波长的一半半.第十一章第十一章 光学光学物理学物理学第五版第五版21( (2) )厚度线性增长条纹等间距厚度线性增长条纹等间距( (劈尖劈尖) )，厚，厚度非线性增长条纹不等间距度非线性增

10、长条纹不等间距( (牛顿环牛顿环).).,n (3)(3)条纹的动态变化分析条纹的动态变化分析（ 变化时）变化时） 第十一章第十一章 光学光学物理学物理学第五版第五版222n3n321nnn1nnn(4)(4)半波损失需具体问题具体分析半波损失需具体问题具体分析. .第十一章第十一章 光学光学物理学物理学第五版第五版23一一 光的衍射现象光的衍射现象11-6 11-6 光的衍射光的衍射第十一章第十一章 光学光学物理学物理学第五版第五版24 光在传播过程中若遇到尺寸比光的波长光在传播过程中若遇到尺寸比光的波长大得不多的障碍物时，光会传到障碍物的阴大得不多的障碍物时，光会传到障碍物的阴影区并形成明

11、暗变化的光强分布的现象影区并形成明暗变化的光强分布的现象第十一章第十一章 光学光学物理学物理学第五版第五版25S二二 惠更斯惠更斯- -菲涅耳原理菲涅耳原理S：波阵面上面元波阵面上面元 ( (子波波源子波波源) )： 时刻波阵面时刻波阵面 tS*PSre第十一章第十一章 光学光学物理学物理学第五版第五版26SS：波阵面上面元波阵面上面元 ( (子波波源子波波源) )： 时刻波阵面时刻波阵面 tSSre*P cos 2dKtrECsrT第十一章第十一章 光学光学物理学物理学第五版第五版27三三 菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射夫夫 琅琅 禾禾 费费 衍衍 射射光源、屏与缝相距无限

12、远光源、屏与缝相距无限远缝缝菲菲 涅涅 耳耳 衍衍 射射缝缝PS光源、屏与缝相距有限远光源、屏与缝相距有限远第十一章第十一章 光学光学物理学物理学第五版第五版281L2L在实验中实现在实验中实现夫琅禾费衍射夫琅禾费衍射SRP第十一章第十一章 光学光学物理学物理学第五版第五版29S*屏幕屏幕1LK2LE11-7 11-7 单缝衍射单缝衍射1.1.单缝的夫琅禾费衍射单缝的夫琅禾费衍射实验装置实验装置f2f1第十一章第十一章 光学光学物理学物理学第五版第五版30bBAOQ fP第十一章第十一章 光学光学物理学物理学第五版第五版31C bBAOQf(a) 的的屏幕中心屏幕中心O点，为点，为中央明纹。中

13、央明纹。 0 为任意角时为任意角时, ,对应屏上的任一点对应屏上的任一点Q处，是明纹还是处，是明纹还是暗纹取决于各衍射线在暗纹取决于各衍射线在Q点的光程差。点的光程差。BCAC 作作再考虑经狭缝边缘出射的两再考虑经狭缝边缘出射的两条光线的光程差：条光线的光程差： sinBCABsinbsinb第十一章第十一章 光学光学物理学物理学第五版第五版32bsin设想作一组间距为设想作一组间距为 的的一系列平面与一系列平面与Ac平面平行，平面平行，2/ 菲涅耳菲涅耳半波带：半波带：2222BAAAAAAAN32211、ABC1A2A3A这些平面也将单缝所在处的这些平面也将单缝所在处的波阵面波阵面AB 沿

14、缝宽方向分隔沿缝宽方向分隔成成一系列等宽的狭长一系列等宽的狭长波带波带面。面。第十一章第十一章 光学光学物理学物理学第五版第五版33oPABQ22sinkb2) 12(sinkb自自AB射出的光线因衍射角不同射出的光线因衍射角不同,分割分割AB的波带数目亦不同；的波带数目亦不同；衍射角越大，分割的半波带个数越多。衍射角越大，分割的半波带个数越多。 ,3,2,1k1A2AC2/bABb缝长缝长ABLC1A2/oQABLPb第十一章第十一章 光学光学物理学物理学第五版第五版34sin2kBCb对给定的衍射角对给定的衍射角 若若k为为偶数偶数, ,即单缝正好能分成偶数个半波带即单缝正好能分成偶数个半

15、波带, ,则所有则所有波带的作用成对地相互抵消波带的作用成对地相互抵消, ,因而在因而在p p点出现点出现暗纹暗纹；若若k为为奇数奇数, ,即单缝正好能分成奇数个半波带即单缝正好能分成奇数个半波带, ,则所有则所有波带两两相消后波带两两相消后, ,总要剩下一个半波带的光总要剩下一个半波带的光, ,在在p p点没点没有被抵消，因而有被抵消，因而p p 点出现点出现明纹明纹； 由于相邻的半波带发出两两对应的光线在汇聚点的相位差由于相邻的半波带发出两两对应的光线在汇聚点的相位差总是总是 ，因此，因此相邻两个半波带在相邻两个半波带在Q点的振动相互抵点的振动相互抵消消。 第十一章第十一章 光学光学物理学

16、物理学第五版第五版衍射角衍射角 一一对应，一一对应，当当 角由角由小到大时，对应的衍射光线间的最大光程差小到大时，对应的衍射光线间的最大光程差BC 逐渐增大，逐渐增大，对不同的衍射角对不同的衍射角 一般情况，若单缝不能恰好分成半波长的整数倍，一般情况，若单缝不能恰好分成半波长的整数倍，则则p p点的光强介于最明和最暗之间。点的光强介于最明和最暗之间。 缝可分成的半波带数会经历偶、奇、缝可分成的半波带数会经历偶、奇、偶、奇的变化，因而屏上就出现由中央到两侧偶、奇的变化，因而屏上就出现由中央到两侧的明暗条纹的明暗条纹, ,形成单缝衍射图样。形成单缝衍射图样。第十一章第十一章 光学光学物理学物理学第

17、五版第五版36),3 ,2, 1(kkkb22sin干涉相消干涉相消( (2) 12(sinkb干涉加强干涉加强( () )2sinkb（介于介于明明暗暗之间之间） 个半波带个半波带k2 个半波带个半波带12 k0sinb中央明纹中心中央明纹中心sinbBC 2k（ 个半波带）个半波带）k1A2AC2/oQABRLP第十一章第十一章 光学光学物理学物理学第五版第五版37sin0bsin(21)(1,2,)2bkk sin2(1,2,)2bkk 第十一章第十一章 光学光学物理学物理学第五版第五版38sinIobb2b3bb2b3二二 衍射条纹的光强分布衍射条纹的光强分布 光强分布不均匀光强分布不

18、均匀. .第十一章第十一章 光学光学物理学物理学第五版第五版39000ta2nxfkfbxf 0 xx三、亮条纹的宽度亮条纹的宽度022ffb第十一章第十一章 光学光学物理学物理学第五版第五版4000 x00sinbk根据衍射形成根据衍射形成对于对于0sinb0sinb0b第十一章第十一章 光学光学物理学物理学第五版第五版41 单缝宽度变化，中央明纹宽度如何变化？单缝宽度变化，中央明纹宽度如何变化？02xfb第十一章第十一章 光学光学物理学物理学第五版第五版42越大，越大， 越大，衍射效应越明显越大，衍射效应越明显.1 入射波长变化，衍射效应如何变化入射波长变化，衍射效应如何变化 ? ?第十一

19、章第十一章 光学光学物理学物理学第五版第五版43ofR四四. .单缝衍射的动态变化单缝衍射的动态变化单缝上移，零级单缝上移，零级明纹仍在透镜光明纹仍在透镜光轴上轴上. . 单缝单缝上下上下移动，根据透镜成像原理衍射图移动，根据透镜成像原理衍射图不不变变 . .练习练习第十一章第十一章 光学光学物理学物理学第五版第五版442 xfbmm 1.0m 100 . 110437. 01054640. 02 339 第十一章第十一章 光学光学物理学物理学第五版第五版45作业作业： 1919页页171719，21,22。预习：预习：11-8，11-9 , 11-10 下次课交光的干涉作业下次课交光的干涉作业.46 结束语结束语