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1、第三章第三章 干涉装置和光场的时空相干性干涉装置和光场的时空相干性1、薄膜干涉等厚条纹、薄膜干涉等厚条纹1薄膜干涉是分振幅干涉薄膜干涉是分振幅干涉1）分振幅干涉的定义）分振幅干涉的定义透明介质分界面多次反射光或透明介质分界面多次反射光或多次透射光之间的干涉多次透射光之间的干涉2）干涉的空间区域）干涉的空间区域薄膜上下表面的薄膜上下表面的广阔交叠区域里广阔交叠区域里都能发生干涉都能发生干涉3）观察条纹的方法）观察条纹的方法屏幕接收、光具组屏幕接收、光具组成像或眼睛直接观察成像或眼睛直接观察4）薄膜干涉的分类）薄膜干涉的分类等厚条纹和等倾条纹等厚条纹和等倾条纹2等厚条纹等厚条纹1）厚度不均匀薄膜的
2、光程差）厚度不均匀薄膜的光程差( )()()L PQABPQP()()()QAQPCP _sinn APi ()2()2/cosABPABnhi( )2cosL Pnhi n1n2nhPACQ1iiB()()()QAQPABP_11sinn APi (2 tan )sinnhii 22sin/cosnhii 2）讨论）讨论（1）这是一个近似公式）这是一个近似公式（2）干涉区域位于薄膜表面附近）干涉区域位于薄膜表面附近（3） 是折射角，不是入射角。是折射角，不是入射角。（4）满足）满足 或或 时时 有半波损有半波损（5）有无半波损只影响条纹的绝对 级次，不影响条纹的形状、间 隔和反衬度。i12n
3、nn12nnn0( )2cos/2L Pnhi3）等厚条纹的形状）等厚条纹的形状垂直入射时，垂直入射时， cos1i 0( )2/2L Pnh0k干涉条纹与薄膜的等厚度线重合，干涉干涉条纹与薄膜的等厚度线重合，干涉条纹的形状就是薄膜等厚线的形状。条纹的形状就是薄膜等厚线的形状。4）等厚条纹的定义）等厚条纹的定义平行光正入射到薄膜上时，处于薄膜平行光正入射到薄膜上时，处于薄膜表面的干涉条纹称为等厚条纹。表面的干涉条纹称为等厚条纹。由此可以确定等厚干涉条纹的形状由此可以确定等厚干涉条纹的形状5）等厚条纹的特点）等厚条纹的特点（1）点光源产生的平行光垂直入射到薄）点光源产生的平行光垂直入射到薄 膜上
4、，面光源会降低条纹的反衬度膜上，面光源会降低条纹的反衬度（2）条纹定位于薄膜的表面附近）条纹定位于薄膜的表面附近（3）薄膜的厚度不均匀）薄膜的厚度不均匀（4）干涉条纹与等厚线重合）干涉条纹与等厚线重合（5）相邻干涉条纹的厚度差：）相邻干涉条纹的厚度差： (1)n nh22020h，3楔形薄膜的等厚条纹楔形薄膜的等厚条纹1）等厚条纹的形状、走向和间隔）等厚条纹的形状、走向和间隔平行楞边的直线条纹平行楞边的直线条纹 2hx2）楔形薄膜的应用）楔形薄膜的应用（1）可以测量楔角和细丝的直径可以测量楔角和细丝的直径02hmllh若已知入射光的波长：若已知入射光的波长： ，0(1)n lmx2200lm、
5、可以测出：可以测出：/xl m 则：则：（2）检测平板玻璃表面的光洁度检测平板玻璃表面的光洁度（3）检测楔形薄膜交楞的位置检测楔形薄膜交楞的位置（4）判断平板平移方向和平移量判断平板平移方向和平移量4牛顿圈牛顿圈1）定义：）定义：2）暗纹半径）暗纹半径 和间距公式和间距公式有半波损。有半波损。1n 12nnn00)2/1(2/2knhLk， 时时 ， 02khk0k 00h 中心点是暗点。中心点是暗点。或或 2222()22kkkkkrRRhRhhRh20krkR0krkR 干涉条纹是一系列同心圆圈干涉条纹是一系列同心圆圈02kkRrr3）牛顿圈的特点）牛顿圈的特点（1）中心条纹的级次低，中心
6、条纹的级次低， 边缘条纹级次高。边缘条纹级次高。 （2）中心条纹稀疏，中心条纹稀疏， 边缘条纹密集。边缘条纹密集。 1()kkrr0()2kkRrr（3）空气层变厚空气层变厚条纹向内收缩，中心吞条纹。条纹向内收缩，中心吞条纹。反之，条纹向外扩展，中心吐条纹。反之，条纹向外扩展，中心吐条纹。1kkrr02khk00,2(/2)(1)khk （4）空气层厚度变化，空气层厚度变化，与，与 无关。无关。 02kkRrrkh干涉条纹间隔不变。干涉条纹间隔不变。k1k 2k kh1k 2k 3k 20kh4）应用）应用（1）测透镜的曲率半径）测透镜的曲率半径时，有：时，有： 00h 220k mkrrRm证明：证明： 222()kkrRRh202()k mk mrR hkm R因此：因此： 即：即： 220k mkrrmR220k mkrrRm202()2kkkR hhR hkR 0kkhhh（2）检测工件曲率半径）检测工件曲率半径扩大扩大收缩收缩