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1、第18章 光的干涉第1页，共34页，编辑于2022年，星期一18.1 分波前干涉分波前干涉1.光波叠加原理光波叠加原理遵从波的独立传播原理遵从波的独立传播原理,多列波交叠区有多列波交叠区有:光波服从叠加原理光波服从叠加原理2.光的干涉光的干涉一一.分波前干涉分波前干涉 光的相干性光的相干性第2页，共34页，编辑于2022年，星期一P相干波相干波频率相同频率相同振动方向相同振动方向相同有恒定相位差有恒定相位差相位差相位差合振幅合振幅光的强度或明暗在空间形成非均匀的稳定分布光的强度或明暗在空间形成非均匀的稳定分布-光的干涉光的干涉 1 2 E0E10E20第3页，共34页，编辑于2022年，星期一
2、加强加强减弱减弱(k =0 1 2)加强和减弱的条件加强和减弱的条件:相位差相位差:加强加强减弱减弱(k =0 1 2)光程差光程差:第4页，共34页，编辑于2022年，星期一相长干涉（明）相长干涉（明）(kk=0,1,2,3)0,1,2,3)相消干涉（暗）相消干涉（暗）(kk=0,1,2,3)0,1,2,3)讨论讨论第5页，共34页，编辑于2022年，星期一Io 2-2 4-4 4I1衬比度差衬比度差(VV1)n1两相干反射光的光程差两相干反射光的光程差亮纹亮纹暗纹暗纹第14页，共34页，编辑于2022年，星期一两相干透射光的光程差两相干透射光的光程差亮纹亮纹暗纹暗纹垂直入射，垂直入射，i=
3、0则反射时则反射时 则透射时则透射时 第15页，共34页，编辑于2022年，星期一2.2.劈尖干涉劈尖干涉夹角很小的两个平面所构成的薄膜夹角很小的两个平面所构成的薄膜 d n n n A反射光反射光2反射光反射光1单色平行光单色平行光(设设n n )S121、2两两束束反反射射光光来来自自同同一一束束入入射射光光，它它们们可可以以产生干涉产生干涉 。第16页，共34页，编辑于2022年，星期一 d n n nA反射光反射光2反射光反射光1入入射射光光(单单色色平平行行光垂直入射光垂直入射)(设设n n )A:1A:1、2 2的光程差的光程差实实际际应应用用中中,大大都都是是平平行行光光垂垂直直
4、入入射射到到劈劈尖上。尖上。考考虑虑到到劈劈尖尖夹夹角角极极小小,反反射射光光1、2在在膜膜面面的的光光程程差差可可简简化化为为图图示示情情况况计算。计算。第17页，共34页，编辑于2022年，星期一亮纹亮纹暗纹暗纹讨论：讨论：1）2）3）d 相相 同的条纹在同一级上，称为同的条纹在同一级上，称为等厚干涉等厚干涉d=0 的棱边处，是暗纹，这是半波损失一例证。的棱边处，是暗纹，这是半波损失一例证。任意相邻明（暗）纹间距为任意相邻明（暗）纹间距为 L劈尖干涉劈尖干涉第18页，共34页，编辑于2022年，星期一3.3.牛顿环牛顿环 暗环暗环平晶平晶drR平凸透镜平凸透镜 o.S分束镜分束镜M显微镜显
5、微镜o 牛顿环牛顿环装置简图装置简图平凸透镜平凸透镜平晶平晶第19页，共34页，编辑于2022年，星期一(2)牛顿环牛顿环1)干涉图样：内疏外密中心为暗点的圆环。干涉图样：内疏外密中心为暗点的圆环。2）明纹、暗纹条件：）明纹、暗纹条件：亮纹亮纹暗纹暗纹牛顿环牛顿环第20页，共34页，编辑于2022年，星期一3）明（暗）环的半径：）明（暗）环的半径：明环半径明环半径暗环半径暗环半径第21页，共34页，编辑于2022年，星期一明环半径明环半径暗环半径暗环半径介质中介质中第22页，共34页，编辑于2022年，星期一等厚条纹的应用等厚条纹的应用1 1）劈尖的应用劈尖的应用 测波长：测波长：已知已知、n
6、 n，测，测l 可得可得 测折射率：测折射率：已知已知、，测测l 可得可得n n 测细小直径、厚度、微小变化测细小直径、厚度、微小变化d d待待测测块块规规标标准准块块规规平晶平晶 测表面不平度测表面不平度等厚条纹等厚条纹待测工件待测工件平晶平晶第23页，共34页，编辑于2022年，星期一2 2）牛顿环的应用）牛顿环的应用 测透镜球面的半径测透镜球面的半径R R：已知已知,测测mm、r rk+mk+m、r rk k，可可得得RR。测波长测波长：已知已知R R，测出测出m m、r rk+mk+m、r rk k，可可得得。检验透镜球表面质量检验透镜球表面质量标准验规标准验规待测透镜待测透镜暗纹暗纹
7、 第24页，共34页，编辑于2022年，星期一薄膜干涉薄膜干涉光线光线11光线光线22光程差：光程差：第25页，共34页，编辑于2022年，星期一1)增透膜增透膜对某一特定波长对某一特定波长 ，反射干，反射干涉相消，透过相长。涉相消，透过相长。2)高反膜高反膜 对某一特定波长使反射率大大加强，对某一特定波长使反射率大大加强，透射率相应减少。透射率相应减少。4 增透膜、多层膜增透膜、多层膜3)干涉滤光层干涉滤光层 多层膜可使从白光中获得特定波长范多层膜可使从白光中获得特定波长范围的光。围的光。第26页，共34页，编辑于2022年，星期一5.5.等倾条纹等倾条纹L fPo r环环Bdn n n n
8、 i rA CD21Siii光束光束1 1、2 2的光程差：的光程差：第27页，共34页，编辑于2022年，星期一得得或或明纹明纹暗纹暗纹倾角倾角ii相同的光线对应同一条干涉条纹相同的光线对应同一条干涉条纹 等倾条纹。等倾条纹。第28页，共34页，编辑于2022年，星期一 形状形状:条纹特点条纹特点:一系列同心圆环一系列同心圆环r r环环=fftantanii 条纹间隔分布条纹间隔分布:内疏外密内疏外密 条纹级次分布条纹级次分布:d一定时一定时，波长对条纹的影响波长对条纹的影响:膜厚变化时膜厚变化时,条纹的移动：条纹的移动：第29页，共34页，编辑于2022年，星期一 等倾干涉条纹等倾干涉条纹
9、第30页，共34页，编辑于2022年，星期一22面光源照明时，干涉条纹的分析面光源照明时，干涉条纹的分析iPifor环环en n n n 面光源面光源只只要要入入射射角角i i相相同同，都都将将汇汇聚聚在在同同一一个个干干涉涉环环上上（非相干叠加）（非相干叠加）第31页，共34页，编辑于2022年，星期一18.318.3 迈克尔逊干涉仪迈克尔逊干涉仪一一.仪器结构、光路仪器结构、光路第32页，共34页，编辑于2022年，星期一二二.工作原理工作原理光束光束22和和11发生干涉发生干涉 若若M M 1 1、M M2 2平行平行 等倾条纹等倾条纹 若若M M 1 1、M M2 2有小夹角有小夹角 等厚条纹等厚条纹十字叉丝十字叉丝等厚条纹等厚条纹若若M M1 1平移平移 d d时，干涉条移过时，干涉条移过N N条，则有条，则有：三三.应用：应用：微小位移测量微小位移测量测折射率测折射率M 122 11 S半透半反膜半透半反膜M2M1G1G2E第33页，共34页，编辑于2022年，星期一平面镜平面镜 M1 平移的距离为平移的距离为第34页，共34页，编辑于2022年，星期一