4等厚干涉劈尖牛顿环.ppt

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1、第四节第四节第四节第四节等厚干涉等厚干涉 劈尖、牛顿环劈尖、牛顿环一、劈尖一、劈尖 用单色平行光垂用单色平行光垂直照射玻璃劈尖，由直照射玻璃劈尖，由于在同条纹下的薄膜于在同条纹下的薄膜厚度相同，形成干涉厚度相同，形成干涉条纹为平行于劈棱的条纹为平行于劈棱的一系列等厚干涉条纹。一系列等厚干涉条纹。4.等厚干涉、劈尖、牛顿环等厚干涉、劈尖、牛顿环/一、劈尖一、劈尖由于单色光在劈尖上由于单色光在劈尖上下两个表面后形成下两个表面后形成、两束两束反射光。反射光。满足干涉满足干涉3个条件，个条件，由薄膜干涉公式由薄膜干涉公式：加强加强减弱减弱4.等厚干涉、劈尖、牛顿环等厚干涉、劈尖、牛顿环/一、劈尖一、劈

2、尖1.劈棱处劈棱处dk=0,光程差为光程差为劈棱处为暗纹劈棱处为暗纹2.第第 k 级暗纹处劈尖厚度级暗纹处劈尖厚度由由4.等厚干涉、劈尖、牛顿环等厚干涉、劈尖、牛顿环/一、劈尖一、劈尖3.相邻暗纹劈尖厚度差相邻暗纹劈尖厚度差4.相邻条纹间距相邻条纹间距4.等厚干涉、劈尖、牛顿环等厚干涉、劈尖、牛顿环/一、劈尖一、劈尖4.等厚干涉、劈尖、牛顿环等厚干涉、劈尖、牛顿环/一、劈尖一、劈尖干涉条纹的移动干涉条纹的移动二、劈尖二、劈尖的应用的应用1.测量微小物体的厚度测量微小物体的厚度将微小物体夹在将微小物体夹在两薄玻璃片间，两薄玻璃片间，形成劈尖，用单形成劈尖，用单色平行光照射。色平行光照射。由由有有

3、4.等厚干涉、劈尖、牛顿环等厚干涉、劈尖、牛顿环/二、劈尖的应用二、劈尖的应用例：测量钢球直径例：测量钢球直径用波长为用波长为589.3nm的钠黄光垂直照射的钠黄光垂直照射长长 L=20mm 的的空空气劈尖，测得条纹气劈尖，测得条纹间距为间距为求：钢球直径求：钢球直径d。解：解：4.等厚干涉、劈尖、牛顿环等厚干涉、劈尖、牛顿环/二、劈尖的应用二、劈尖的应用2.检测待测平面的检测待测平面的平整度平整度 由于同一条纹由于同一条纹下的空气薄膜厚度下的空气薄膜厚度相同，当待测平面相同，当待测平面上出现沟槽时条纹上出现沟槽时条纹向左弯曲。向左弯曲。待测平面待测平面光学平板玻璃光学平板玻璃4.等厚干涉、劈

4、尖、牛顿环等厚干涉、劈尖、牛顿环/二、劈尖的应用二、劈尖的应用例例12121111两块平玻璃构成空气劈尖，左边为棱边，用单色平两块平玻璃构成空气劈尖，左边为棱边，用单色平行光垂直入射，若上面的平玻璃慢慢地向上平移，则干涉条纹行光垂直入射，若上面的平玻璃慢慢地向上平移，则干涉条纹（A A）向棱边方向平移，条纹间隔变小，向棱边方向平移，条纹间隔变小，（B B）向棱边方向平移，条纹间隔变大，向棱边方向平移，条纹间隔变大，（C C）向棱边方向平移，条纹间隔不变，向棱边方向平移，条纹间隔不变，（D D）向远离棱边的方向平移，条纹间隔变小。向远离棱边的方向平移，条纹间隔变小。相邻明（暗）纹间的距离相邻明（

5、暗）纹间的距离lPkPkhkhk当平玻璃慢慢向上平移，干涉条纹向棱边方向平移，明纹当平玻璃慢慢向上平移，干涉条纹向棱边方向平移，明纹或暗纹之间的距离是相同的或暗纹之间的距离是相同的答案答案cc例例12121212用波长为用波长为 的单色光垂直照射折射率为的单色光垂直照射折射率为n n的劈尖薄膜形的劈尖薄膜形成等厚干涉条纹，若测得相邻明条纹的间距为成等厚干涉条纹，若测得相邻明条纹的间距为，则劈尖角，则劈尖角。解：相邻两明纹之间的厚度差为解：相邻两明纹之间的厚度差为相邻两明纹的间距相邻两明纹的间距 与相应厚度差与相应厚度差 e e间存在如下关系间存在如下关系在在 角很角很小时，有小时，有例例121

6、21313 用波长用波长=500nm(1nm=10=500nm(1nm=109 9 m m）的单色光垂直照射的单色光垂直照射在由两块玻璃板（一端刚好接触成为劈棱）构成的空气劈尖上，在由两块玻璃板（一端刚好接触成为劈棱）构成的空气劈尖上，劈尖角劈尖角 =2=210102 2rad rad，如果劈尖内充满折射率为如果劈尖内充满折射率为 n=1.40n=1.40的的液体，求从劈棱数起第五个明条纹在充入液体前后移动的距离。液体，求从劈棱数起第五个明条纹在充入液体前后移动的距离。充入液体前后第五个明纹移动的距离充入液体前后第五个明纹移动的距离 L=LL=L1 1-L-L2 29(1 9(1 1 1n)n

7、)4 4 =1.61 mm 1.61 mm 解：设第五个明纹处膜厚为解：设第五个明纹处膜厚为 e e，则有则有 2 n e+2 n e+2=5 2=5 由上两式得由上两式得 2nL2nL =9=92 2，L=9L=94 n 4 n 设该处至劈棱的距离为设该处至劈棱的距离为L L，则有近似关系则有近似关系 e=Le=L ，充入液体后第五个明纹位置充入液体后第五个明纹位置 L L2 2=9=94 n 4 n 充入液体前第五个明纹位置充入液体前第五个明纹位置 L L1 1=9=94 4 三、牛顿环三、牛顿环 将一块半径很大将一块半径很大的平凸镜与一块平板的平凸镜与一块平板玻璃叠放在一起，用玻璃叠放在

8、一起，用单色平行光垂直照射，单色平行光垂直照射，由平凸镜下表面和平由平凸镜下表面和平板玻璃上表面两束反板玻璃上表面两束反射光干涉，产生牛顿射光干涉，产生牛顿环干涉条纹。环干涉条纹。4.等厚干涉、劈尖、牛顿环等厚干涉、劈尖、牛顿环/三、牛顿环三、牛顿环牛顿环牛顿环空气薄膜相同处光程差相同，干涉条纹为空气薄膜相同处光程差相同，干涉条纹为一系列同心圆。一系列同心圆。4.等厚干涉、劈尖、牛顿环等厚干涉、劈尖、牛顿环/三、牛顿环三、牛顿环由于由于、两束反射光两束反射光的的光程差附加光程差附加加强加强减弱减弱项。项。中心中心 dk=0,为暗环。为暗环。4.等厚干涉、劈尖、牛顿环等厚干涉、劈尖、牛顿环/三、

9、牛顿环三、牛顿环1.与与间的关系间的关系4.等厚干涉、劈尖、牛顿环等厚干涉、劈尖、牛顿环/三、牛顿环三、牛顿环加强加强减弱减弱2.牛顿环半径牛顿环半径明环由明环由4.等厚干涉、劈尖、牛顿环等厚干涉、劈尖、牛顿环/三、牛顿环三、牛顿环暗环由暗环由由此可知：条纹不由此可知：条纹不是等距分布是等距分布4.等厚干涉、劈尖、牛顿环等厚干涉、劈尖、牛顿环/三、牛顿环三、牛顿环3.牛顿环应用牛顿环应用测量未知单色平行光的波长测量未知单色平行光的波长用读数显微镜测量第用读数显微镜测量第 k 级和第级和第 m 级暗环级暗环半径半径 rk、rm4.等厚干涉、劈尖、牛顿环等厚干涉、劈尖、牛顿环/三、牛顿环三、牛顿环

10、检测光学镜头表面曲率是否合格检测光学镜头表面曲率是否合格 将玻璃验规盖于将玻璃验规盖于待测镜头上，两者间待测镜头上，两者间形成空气薄层，因而形成空气薄层，因而在验规的凹表面上出在验规的凹表面上出现牛顿环，当某处光现牛顿环，当某处光圈偏离圆形时，则该圈偏离圆形时，则该处有不规则起伏。处有不规则起伏。验规验规4.等厚干涉、劈尖、牛顿环等厚干涉、劈尖、牛顿环/三、牛顿环三、牛顿环例例12.7在在牛牛顿顿环环实实验验中中，透透镜镜的的曲曲率率半半径径为为5.0 m，直径为，直径为2.0 cm.(1)用用波波长长5 893 的的单单色色光光垂垂直直照照射射时时，可可看看到到多少干涉条纹？多少干涉条纹？(2)若若在在空空气气层层中中充充以以折折射射率率为为n的的液液体体，可可看看到到46条明条纹，求液体的折射率条明条纹，求液体的折射率(玻璃的折射率为玻璃的折射率为1.50).解解(1)由牛顿环明环半径公式由牛顿环明环半径公式可可见见条条纹级纹级次越高，条次越高，条纹纹半径越大，由上式得半径越大，由上式得可看到可看到34条明条条明条纹纹.(2)若在空气若在空气层层中充以液体，中充以液体，则则明明环环半径半径为为故故 可可见见牛牛顿环顿环中充以液体后，干涉条中充以液体后，干涉条纹变纹变密密.