《光程薄膜干涉》PPT课件.ppt

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1、第十一章第十一章 光学光学11-311-3光程光程 薄膜干涉薄膜干涉物理学物理学第五版第五版干涉现象决定于两束相干光的相位差干涉现象决定于两束相干光的相位差 两束相干光通过不同的介质时，两束相干光通过不同的介质时，相位差不能单纯由几何路程差决定。相位差不能单纯由几何路程差决定。光在介质中传播几何路程为光在介质中传播几何路程为r，相应的相位变化为，相应的相位变化为 一一 光程光程1光程表示在相同的时间内光在真空中通过的路程光程表示在相同的时间内光在真空中通过的路程即：光程这个概念可将光在介质中走过的路程，折算即：光程这个概念可将光在介质中走过的路程，折算 为光在真空中的路程为光在真空中的路程 波

2、程差波程差（1）光程：）光程：介质折射率与光的几何路程之积介质折射率与光的几何路程之积2第十一章第十一章 光学光学11-311-3光程光程 薄膜干涉薄膜干涉物理学物理学第五版第五版(2)光程差光程差(两光程之差两光程之差)光程差光程差*P*相位差相位差3第十一章第十一章 光学光学11-311-3光程光程 薄膜干涉薄膜干涉物理学物理学第五版第五版 干涉干涉加强加强 干涉干涉减弱减弱4不同光线通过透镜要改变传播方向，不同光线通过透镜要改变传播方向，会不会引起附加光程差？会不会引起附加光程差？A、B、C 的位相的位相相同，在相同，在F点会聚，点会聚，互相加强互相加强A、B、C 各点到各点到F点的光程

3、都相等。点的光程都相等。AaF比比BbF经过的几何路程长，但经过的几何路程长，但BbF在透镜在透镜中经过的路程比中经过的路程比AaF长，透镜折射率大于长，透镜折射率大于1，折算成光程，折算成光程，AaF的光程与的光程与BbF的光程相等。的光程相等。解解释释使用透镜不会引起各相干光之间的附加光程差。使用透镜不会引起各相干光之间的附加光程差。5第十一章第十一章 光学光学11-311-3光程光程 薄膜干涉薄膜干涉物理学物理学第五版第五版AB二二 透镜不引起附加的光程差透镜不引起附加的光程差AB焦平面焦平面6PL三三 薄膜干涉薄膜干涉DC34E5A1B2利用薄膜上、下两个表面对入射光的反射和折射，可在

4、反射方利用薄膜上、下两个表面对入射光的反射和折射，可在反射方向向(或透射方向或透射方向)获得相干光束。获得相干光束。7PLDC34E5A1B2不论入射光的的入射角如何不论入射光的的入射角如何满足满足n1n3(或或n1 n2 n2n3(或或n1 n2 n3)不存在不存在额外程差额外程差8第十一章第十一章 光学光学11-311-3光程光程 薄膜干涉薄膜干涉物理学物理学第五版第五版 反反射光的光程差射光的光程差加加 强强减减 弱弱PLDC34E5A1B29第十一章第十一章 光学光学11-311-3光程光程 薄膜干涉薄膜干涉物理学物理学第五版第五版 透透射光的光程差射光的光程差注意：注意：透射光和反透

5、射光和反射光干涉具有互补射光干涉具有互补 性性，符合能量守恒，符合能量守恒定律定律.根据具体根据具体情况而定情况而定PLDC34E5A1B210第十一章第十一章 光学光学11-311-3光程光程 薄膜干涉薄膜干涉物理学物理学第五版第五版 当光线垂直入射时当光线垂直入射时当当 时时当当 时时11第十一章第十一章 光学光学11-311-3光程光程 薄膜干涉薄膜干涉物理学物理学第五版第五版 例例 1 一油轮漏出的油一油轮漏出的油(折射率折射率n1)污染了污染了某海域某海域,在海水在海水(n2)表面形成一层薄薄的油表面形成一层薄薄的油污污.(1)如果太阳正位于海域上空，一直升飞如果太阳正位于海域上空，

6、一直升飞机的驾驶员从机上向正下方观察，他所正对机的驾驶员从机上向正下方观察，他所正对的油层厚度为的油层厚度为460 nm,则他将观察到油层呈什则他将观察到油层呈什么颜色么颜色?(2)如果一潜水员潜入该区域水下，并向如果一潜水员潜入该区域水下，并向正上方观察，又将看到油层呈什么颜色？正上方观察，又将看到油层呈什么颜色？12第十一章第十一章 光学光学11-311-3光程光程 薄膜干涉薄膜干涉物理学物理学第五版第五版解解(1)绿色绿色已知已知n1n2d=460 nm13第十一章第十一章 光学光学11-311-3光程光程 薄膜干涉薄膜干涉物理学物理学第五版第五版(2)透射光的光程差透射光的光程差红光红

7、光紫光紫光紫紫红红色色14第十一章第十一章 光学光学11-311-3光程光程 薄膜干涉薄膜干涉物理学物理学第五版第五版 增透膜和增反膜增透膜和增反膜利用薄膜干涉可以提高光学器件利用薄膜干涉可以提高光学器件的透光率的透光率.增透膜增透膜-利用薄膜上、下表面反射光的光程差符合相利用薄膜上、下表面反射光的光程差符合相消干涉条件来减少反射，从而使透射增强。消干涉条件来减少反射，从而使透射增强。增反膜增反膜-利用薄膜上、下表面反射光的光程差满足利用薄膜上、下表面反射光的光程差满足相长干涉，因此反射光因干涉而加强。相长干涉，因此反射光因干涉而加强。15第十一章第十一章 光学光学11-311-3光程光程 薄

8、膜干涉薄膜干涉物理学物理学第五版第五版23玻璃玻璃取取（增强增强）氟化镁为增透膜氟化镁为增透膜例例 2 为了增加透射率，求氟化镁膜的为了增加透射率，求氟化镁膜的最小厚度已知最小厚度已知 空气空气n1，氟化镁，氟化镁 n2，=550 nm减弱减弱解解 则则16问问：若反射光相消干涉的条件中：若反射光相消干涉的条件中取取 k=1，膜的厚度为多少？此增，膜的厚度为多少？此增透膜在可见光范围内有没有增反？透膜在可见光范围内有没有增反？例例 3已知用波长已知用波长 ，照相机镜头，照相机镜头n3=1.5，其，其上涂一层上涂一层 n2=1.38的氟化镁增透膜，光线垂直入射。的氟化镁增透膜，光线垂直入射。解解

9、：因为：因为 ，所以反射光，所以反射光经历两次半波损失。反射光相干相经历两次半波损失。反射光相干相消的条件是：消的条件是：代入代入k 和和 n2 求得：求得：17此膜对反射光相干相长的条件：此膜对反射光相干相长的条件：可见光波长范围可见光波长范围 400760nm波长波长的可见光有增反。的可见光有增反。问：问：若反射光相消干涉的条件中若反射光相消干涉的条件中取取 k=1，膜的厚度为多少？此增，膜的厚度为多少？此增透膜在可见光范围内有没有增反？透膜在可见光范围内有没有增反？18问问：原来的零级条纹移至何处？若移至原来的第：原来的零级条纹移至何处？若移至原来的第 k 级明条纹处，其厚度级明条纹处，其厚度 h 为多少？为多少？例例4 已知已知：S2 缝上覆盖缝上覆盖的介质厚度为的介质厚度为 h，折射率，折射率为为 n，设入射光的波长为，设入射光的波长为.解解：从：从S1和和S2发出的相干光所对应的光程差发出的相干光所对应的光程差当光程差为零时，对应当光程差为零时，对应零条纹的位置应满足：零条纹的位置应满足：所以零级明条纹下移所以零级明条纹下移19原来原来 k 级明条纹位置满足：级明条纹位置满足：设有介质时零级明条纹移设有介质时零级明条纹移到原来第到原来第 k 级处，它必须级处，它必须同时满足：同时满足：20