物理教学课件光干涉精.ppt

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1、物理教学课件光干涉2023/2/171第1页，本讲稿共20页1.1.形成明纹、暗纹的条件形成明纹、暗纹的条件明纹明纹暗纹暗纹dD D2.2.明纹、暗纹的位置明纹、暗纹的位置(中心位置中心位置)明纹中心位置明纹中心位置:暗纹中心位置暗纹中心位置:3.相邻明纹相邻明纹(或暗纹或暗纹)间距离间距离杨氏双缝干涉实验杨氏双缝干涉实验小小 结结第2页，本讲稿共20页o紫紫红红紫紫红红k级级x紫紫红红k+1级级(2级级)白光白光白色白色波波长长大大小小红红紫紫4.用白光照射用白光照射 中央明纹是白色中央明纹是白色 其余各级条纹是其余各级条纹是紫紫到到红红的彩色光带的彩色光带 彩色光带的宽度彩色光带的宽度 当

2、级数高到一定程度时当级数高到一定程度时,有重迭现象有重迭现象假设从第假设从第K级开始重迭级开始重迭说明从第说明从第2级开始重迭级开始重迭在重迭区域波程差相等在重迭区域波程差相等=第3页，本讲稿共20页干涉条纹向光程增大的一侧移动干涉条纹向光程增大的一侧移动,条纹间距不变条纹间距不变5.条纹移动问题条纹移动问题6.光程和光程差光程和光程差（1）光程光程（2）光程差光程差（3）位相差与光程差的关系位相差与光程差的关系（4）光通过薄透镜时不产生附加的光程差光通过薄透镜时不产生附加的光程差第4页，本讲稿共20页12.2 12.2 劈尖干涉和牛顿环干涉劈尖干涉和牛顿环干涉一、劈尖干涉一、劈尖干涉1.形成

3、明、暗纹的条件形成明、暗纹的条件明纹明纹暗纹暗纹棱边：棱边：劈尖干涉的图样是一系列平行于棱劈尖干涉的图样是一系列平行于棱边的明、暗相间的直条纹。边的明、暗相间的直条纹。棱边棱边K的取值：的取值：第5页，本讲稿共20页2.相邻两明纹相邻两明纹(或暗纹或暗纹)所对应的膜的厚度差所对应的膜的厚度差3.相邻两明纹相邻两明纹(或暗纹或暗纹)间距离间距离(1)条纹是等间距条纹是等间距(2)条纹间距与条纹间距与有关有关第6页，本讲稿共20页4.条纹的移动与膜厚改变量之间的关系条纹的移动与膜厚改变量之间的关系 K K级明纹级明纹MM点的光程差改变点的光程差改变M点移动一个条纹点移动一个条纹M点移动一个条纹点移

4、动一个条纹膜的厚度改变膜的厚度改变 M点移动点移动N个条纹个条纹膜的厚度改变膜的厚度改变 介质中介质中第7页，本讲稿共20页相邻两条明纹间距相邻两条明纹间距5.劈尖干涉的应用劈尖干涉的应用(1)测量微小长度和微小角度测量微小长度和微小角度干涉膨涨仪干涉膨涨仪(2)测量长度的微小变化测量长度的微小变化 样品长度的改变量样品长度的改变量样品原长样品原长温度改变量温度改变量第8页，本讲稿共20页平面上有平面上有凸起凸起平面上有平面上有凹坑凹坑待测待测标准标准(3)检查平面质量检查平面质量条条 纹纹 偏偏 向向 膜膜 (空气空气)厚部分厚部分条条 纹纹 偏偏 向向 膜膜(空空气气)薄部分薄部分条纹为平

5、行于棱条纹为平行于棱边的直条纹边的直条纹平面平整平面平整光洁光洁第9页，本讲稿共20页牛顿环牛顿环的特点：牛顿环的特点：级次级次内低外高内低外高 间距间距内疏外密内疏外密BCAO明环明环暗环暗环K的取值：的取值：1.形成明、暗环的条件形成明、暗环的条件接触点：接触点：二、牛顿环二、牛顿环第10页，本讲稿共20页BCAO2.明、暗环半径明、暗环半径第11页，本讲稿共20页压压环外扩：环外扩：压压环内缩：环内缩：(3)检查透镜表面曲率检查透镜表面曲率 (2)测凸透镜的曲率半径测凸透镜的曲率半径3.牛顿环的应用牛顿环的应用 (1)测波长测波长要打磨中央部分要打磨中央部分要打磨边缘部分要打磨边缘部分第

6、12页，本讲稿共20页三、增透膜和增反膜三、增透膜和增反膜1.增透膜：增透膜：使反射光干涉减弱、使反射光干涉减弱、透射光透射光干涉加强干涉加强的薄膜的薄膜 应用在：应用在：显微镜、照相机、望远镜的透镜等。显微镜、照相机、望远镜的透镜等。2.增反膜：增反膜：应用在：应用在：眼镜、轿车玻璃、激光器谐振腔内反射镜等。眼镜、轿车玻璃、激光器谐振腔内反射镜等。直射到膜的表面，欲使反射光中直射到膜的表面，欲使反射光中=550nm 的成分相消，的成分相消，求：膜求：膜的最小厚度。的最小厚度。例例1：玻璃玻璃 n3=1.5，镀镀MgF2 n2=1.38，放在，放在 空气中，白光垂空气中，白光垂解：解：使透射光

7、干涉减弱、使透射光干涉减弱、反射光反射光干涉加强干涉加强的薄膜的薄膜 第13页，本讲稿共20页12.3 迈克尔逊干涉仪迈克尔逊干涉仪一一、仪器结构：、仪器结构：二、仪器原理：二、仪器原理：光干涉原理。光干涉原理。(1)当当 时时等厚空气膜等厚空气膜等倾干涉等倾干涉（2）当）当 不严格垂直不严格垂直 时时形成空气劈尖形成空气劈尖等厚干涉等厚干涉M 211 22 S半透半反膜半透半反膜M1M2 G1G2E补偿板补偿板第14页，本讲稿共20页三、仪器的应用三、仪器的应用测量微小长度测量微小长度（可测不透明物体）（可测不透明物体）(2)在光路上加透明物体在光路上加透明物体测厚度测厚度（实际还可测（实际

8、还可测 等）等）（固定）（固定）分分光光板板补补偿偿板板观察孔观察孔第15页，本讲稿共20页例例2:解：解：两块折射率为两块折射率为 1.6 的标准平面玻璃之间形成一个空气的标准平面玻璃之间形成一个空气劈尖，用劈尖，用=600nm 的单色光垂直入射，产生等厚干涉的单色光垂直入射，产生等厚干涉条纹。当劈尖内充条纹。当劈尖内充 入入n=1.4 的液体时，条纹间距比空的液体时，条纹间距比空气时缩小气时缩小 =0.5mm,那么劈尖角那么劈尖角=？第16页，本讲稿共20页例例3:牛顿环干涉实验，已知凸透镜的曲率半径牛顿环干涉实验，已知凸透镜的曲率半径 ，牛顿环的最大半径牛顿环的最大半径 ，若入射光的波长

9、若入射光的波长 。求：求：（1）可产生多少个环形干涉条纹。可产生多少个环形干涉条纹。（2）若把该装置浸没在水中（）若把该装置浸没在水中（），），会看会看 到多少环形干涉条纹。到多少环形干涉条纹。解：解：由明环半径：由明环半径：则：则：（1）真空时：）真空时：，则：，则：即：即：只能看到只能看到34条条纹。条条纹。（2）有介质时：）有介质时：，则：，则：即：即：能看到能看到45条条纹。条条纹。第17页，本讲稿共20页例例4 4：在一平玻璃上放一平凹透镜，薄膜层为空气在一平玻璃上放一平凹透镜，薄膜层为空气(1)(1)边缘是明纹还是暗纹？边缘是明纹还是暗纹？(2)(2)最多能看到几级暗纹最多能看到几

10、级暗纹?解解:(1)(1)明纹明纹暗纹暗纹边缘边缘边缘是边缘是0级暗纹级暗纹(2)所以最多能看到第所以最多能看到第3级暗纹级暗纹,共共4条暗纹条暗纹第18页，本讲稿共20页小小 结结一、劈尖干涉一、劈尖干涉1.形成明、暗纹的条件形成明、暗纹的条件明纹明纹暗纹暗纹2.相邻两明纹相邻两明纹(或暗纹或暗纹)所对应的膜的厚度差所对应的膜的厚度差3.相邻两明纹相邻两明纹(或暗纹或暗纹)间距离间距离4.条纹的移动与膜厚改变量之间的关系条纹的移动与膜厚改变量之间的关系 K K级明纹级明纹M介质中介质中第19页，本讲稿共20页明环明环暗环暗环1.形成明、暗环的条件形成明、暗环的条件二、牛顿环二、牛顿环BCAO2.明、暗环半径明、暗环半径三、增透膜和增反膜三、增透膜和增反膜1.增透膜：增透膜：使反射光干涉减弱、使反射光干涉减弱、透射光透射光干涉加强干涉加强的薄膜的薄膜 2.增反膜：增反膜：使透射光干涉减弱、使透射光干涉减弱、反射光反射光干涉加强干涉加强的薄膜的薄膜 第20页，本讲稿共20页