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1、第第 十一章十一章 光学光学11-4 11-4 劈尖劈尖 牛顿环牛顿环物理学物理学第五版第五版1 介介质质薄薄膜膜受受到到照照明明而而产产生生的的干干涉涉现现象象，称称薄薄膜膜干干涉涉(filminterference)。获获得得相相干干光光束束的的方方法法属属于于分分振幅法振幅法。一一般般情情况况比比较较复复杂杂，我我们们只只研研究究两两类类，即即等等倾倾干干涉涉(equalinclinationinterference)和和等等厚厚干干涉涉(equalthicknessinterference)。第第 十一章十一章 光学光学11-4 11-4 劈尖劈尖 牛顿环牛顿环物理学物理学第五版第五版
2、2讨论：讨论：同一入射角同一入射角i对应同一干涉条纹对应同一干涉条纹不同入射角对应不同条纹不同入射角对应不同条纹干涉条纹为一组同心圆环（内疏外密）干涉条纹为一组同心圆环（内疏外密）*等倾干等倾干涉涉变化变化随入射角随入射角一定），一定），薄膜厚度均匀（薄膜厚度均匀（ieD D第第 十一章十一章 光学光学11-4 11-4 劈尖劈尖 牛顿环牛顿环物理学物理学第五版第五版3等等倾倾干干涉涉条条纹纹是是一一组组内内疏疏外外密密的的同同心心圆圆环环，越越向向内，级次越高。入射角减小，圆半径减小。内，级次越高。入射角减小，圆半径减小。等倾干涉演示等倾干涉演示【演示】等倾干涉1【演示】等倾干涉2第第 十一
3、章十一章 光学光学11-4 11-4 劈尖劈尖 牛顿环牛顿环物理学物理学第五版第五版4SM劈尖角劈尖角等厚干涉等厚干涉一一劈劈尖尖第第 十一章十一章 光学光学11-4 11-4 劈尖劈尖 牛顿环牛顿环物理学物理学第五版第五版5明纹明纹暗纹暗纹第第 十一章十一章 光学光学11-4 11-4 劈尖劈尖 牛顿环牛顿环物理学物理学第五版第五版6劈尖干涉劈尖干涉（明纹）（明纹）（暗纹）（暗纹）讨论讨论(1)棱边处棱边处为暗纹为暗纹.第第 十一章十一章 光学光学11-4 11-4 劈尖劈尖 牛顿环牛顿环物理学物理学第五版第五版7(2)相邻明纹（暗纹）相邻明纹（暗纹）间的厚度差间的厚度差劈尖干涉劈尖干涉第第
4、 十一章十一章 光学光学11-4 11-4 劈尖劈尖 牛顿环牛顿环物理学物理学第五版第五版8(3)条纹间距条纹间距劈尖干涉劈尖干涉第第 十一章十一章 光学光学11-4 11-4 劈尖劈尖 牛顿环牛顿环物理学物理学第五版第五版9 (4)干涉条纹的移动干涉条纹的移动第第 十一章十一章 光学光学11-4 11-4 劈尖劈尖 牛顿环牛顿环物理学物理学第五版第五版10例例1波长为波长为680 nm的平行光照射到的平行光照射到L=12cm长的两块玻璃片上，两玻璃片的一长的两块玻璃片上，两玻璃片的一边相互接触边相互接触，另一边被厚度，另一边被厚度=0.048 mm的的纸片隔开纸片隔开.试问在这试问在这12
5、cm长度内会呈现多长度内会呈现多少条暗条纹少条暗条纹？解解第第 十一章十一章 光学光学11-4 11-4 劈尖劈尖 牛顿环牛顿环物理学物理学第五版第五版11共有共有142142条暗纹条暗纹第第 十一章十一章 光学光学11-4 11-4 劈尖劈尖 牛顿环牛顿环物理学物理学第五版第五版12(2)测膜厚测膜厚(1)干涉膨胀仪干涉膨胀仪劈尖干涉的应用劈尖干涉的应用第第 十一章十一章 光学光学11-4 11-4 劈尖劈尖 牛顿环牛顿环物理学物理学第五版第五版13 (3)检验光学元件表面的平整度检验光学元件表面的平整度第第 十一章十一章 光学光学11-4 11-4 劈尖劈尖 牛顿环牛顿环物理学物理学第五版
6、第五版14空气空气(4)测细丝的直径测细丝的直径第第 十一章十一章 光学光学11-4 11-4 劈尖劈尖 牛顿环牛顿环物理学物理学第五版第五版15二二 牛顿环牛顿环由一块平板玻璃和一平凸透镜组成由一块平板玻璃和一平凸透镜组成光程差光程差第第 十一章十一章 光学光学11-4 11-4 劈尖劈尖 牛顿环牛顿环物理学物理学第五版第五版16牛顿环实验装置牛顿环实验装置牛顿环干涉图样牛顿环干涉图样显微镜显微镜SLM半透半透半反镜半反镜T第第 十一章十一章 光学光学11-4 11-4 劈尖劈尖 牛顿环牛顿环物理学物理学第五版第五版17R明纹明纹暗纹暗纹rd光程差光程差第第 十一章十一章 光学光学11-4
7、11-4 劈尖劈尖 牛顿环牛顿环物理学物理学第五版第五版18Rrd暗环半径暗环半径明环半径明环半径第第 十一章十一章 光学光学11-4 11-4 劈尖劈尖 牛顿环牛顿环物理学物理学第五版第五版19练习：练习：平凸透镜上（下）移动，将引起条纹如何变化？平凸透镜上（下）移动，将引起条纹如何变化？e e平凸透镜向上移动，将引起条纹向中心收缩；平凸透镜向上移动，将引起条纹向中心收缩；平凸透镜向下移动，将引起条纹向外扩张。平凸透镜向下移动，将引起条纹向外扩张。中心处明暗交替变化。中心处明暗交替变化。第第 十一章十一章 光学光学11-4 11-4 劈尖劈尖 牛顿环牛顿环物理学物理学第五版第五版20 (1)
8、从反射光中观测，中心点是暗点还从反射光中观测，中心点是暗点还是亮点？从透射光中观测，中心点是暗点还是亮点？从透射光中观测，中心点是暗点还是亮点？是亮点？(2)属于等厚干涉，条纹间距不等，为属于等厚干涉，条纹间距不等，为什么？什么？暗环半径暗环半径明环半径明环半径讨讨论论第第 十一章十一章 光学光学11-4 11-4 劈尖劈尖 牛顿环牛顿环物理学物理学第五版第五版21 (3)将牛顿环置于将牛顿环置于 的液体中，条纹的液体中，条纹如何变？如何变？如：把牛顿环装置如：把牛顿环装置(都是用折射率为都是用折射率为1.5的玻的玻璃制成璃制成)由空气搬入折射率为由空气搬入折射率为1.33的水中，则的水中，则
9、干涉条纹将如何改变干涉条纹将如何改变?解解变密变密第第 十一章十一章 光学光学11-4 11-4 劈尖劈尖 牛顿环牛顿环物理学物理学第五版第五版22 (4)应用例子：可以用来测量光波波长，应用例子：可以用来测量光波波长，用于检测透镜质量，曲率半径等用于检测透镜质量，曲率半径等.工工工工 件件件件标标标标 准准准准 件件件件第第 十一章十一章 光学光学11-4 11-4 劈尖劈尖 牛顿环牛顿环物理学物理学第五版第五版23测量透镜的曲率半径测量透镜的曲率半径第第 十一章十一章 光学光学11-4 11-4 劈尖劈尖 牛顿环牛顿环物理学物理学第五版第五版24SL例例2如图所示为测量油膜折射率的实验装如
10、图所示为测量油膜折射率的实验装置，在平面玻璃片置，在平面玻璃片G上放一油滴，并展开成圆上放一油滴，并展开成圆形油膜，在波长形油膜，在波长的单色光垂直入射的单色光垂直入射G下，从反射光中可观察下，从反射光中可观察到油膜所形成的干涉条到油膜所形成的干涉条纹已知玻璃的折射率纹已知玻璃的折射率为为，油膜的折，油膜的折射率射率，问：当，问：当油膜中心最高点与玻璃油膜中心最高点与玻璃第第 十一章十一章 光学光学11-4 11-4 劈尖劈尖 牛顿环牛顿环物理学物理学第五版第五版25SL片的上表面相距片的上表面相距时，干涉条时，干涉条纹是如何分布的？可看到几条明纹？明纹所纹是如何分布的？可看到几条明纹？明纹所
11、在处的油膜厚度为多少在处的油膜厚度为多少?G解解条纹为同心圆条纹为同心圆明纹明纹第第 十一章十一章 光学光学11-4 11-4 劈尖劈尖 牛顿环牛顿环物理学物理学第五版第五版26油膜边缘油膜边缘由于由于故故可观察到可观察到四条明纹四条明纹.第第 十一章十一章 光学光学11-4 11-4 劈尖劈尖 牛顿环牛顿环物理学物理学第五版第五版27讨论讨论油滴展开时，条纹间油滴展开时，条纹间距变大，条纹数减少距变大，条纹数减少第第 十一章十一章 光学光学11-4 11-4 劈尖劈尖 牛顿环牛顿环物理学物理学第五版第五版28半波损失需具体问题具体分析半波损失需具体问题具体分析.第第 十一章十一章 光学光学1
12、1-4 11-4 劈尖劈尖 牛顿环牛顿环物理学物理学第五版第五版29迈克耳逊干涉仪迈克耳逊干涉仪 迈 克 耳 逊 干 涉 仪(Michelson interferometer)是利用光的干涉精确测量长度和长度变化的仪器。迈克耳逊和莫雷曾利用它进行过著名的否定旧以太说的实验，在物理学中占有一定地位。在近代科学技术中也有重要应用。因创造精密光学仪器，用以进行光谱学和度量学的研究，并精确测出光速，获1907年诺贝尔物理奖。第第 十一章十一章 光学光学11-4 11-4 劈尖劈尖 牛顿环牛顿环物理学物理学第五版第五版30一一 迈克耳孙干涉仪光路及结构迈克耳孙干涉仪光路及结构单单色色光光源源反反射射镜镜
13、反射镜反射镜与与成成角角补偿板补偿板分光板分光板移动导轨移动导轨第第 十一章十一章 光学光学11-4 11-4 劈尖劈尖 牛顿环牛顿环物理学物理学第五版第五版31第第 十一章十一章 光学光学11-4 11-4 劈尖劈尖 牛顿环牛顿环物理学物理学第五版第五版32反射镜反射镜反反射射镜镜单单色色光光源源光程差光程差的像的像第第 十一章十一章 光学光学11-4 11-4 劈尖劈尖 牛顿环牛顿环物理学物理学第五版第五版33当当 不垂直于不垂直于 时，可形成劈尖时，可形成劈尖型等厚干涉条纹型等厚干涉条纹.反反射射镜镜反射镜反射镜单单色色光光源源第第 十一章十一章 光学光学11-4 11-4 劈尖劈尖 牛
14、顿环牛顿环物理学物理学第五版第五版34干涉干涉条纹条纹移动移动数目数目二二 迈克耳孙干涉仪的主要特性迈克耳孙干涉仪的主要特性 (1)两相干光束完全分开；两相干光束完全分开；(2)两光束的光程差可调两光束的光程差可调.移移动动距距离离移动反射镜移动反射镜第第 十一章十一章 光学光学11-4 11-4 劈尖劈尖 牛顿环牛顿环物理学物理学第五版第五版35 干涉条纹的移动干涉条纹的移动 当当 与与 之之间距离变大时间距离变大时，圆形，圆形干涉条纹从中心一个干涉条纹从中心一个个长出个长出,并向外扩张并向外扩张,干涉条纹变密干涉条纹变密；距离距离变小时，圆形干涉条变小时，圆形干涉条纹一个个向中心缩进纹一个
15、个向中心缩进,干涉条纹变稀干涉条纹变稀.第第 十一章十一章 光学光学11-4 11-4 劈尖劈尖 牛顿环牛顿环物理学物理学第五版第五版36插入介质片光程差插入介质片光程差光程差变化光程差变化光程差光程差第第 十一章十一章 光学光学11-4 11-4 劈尖劈尖 牛顿环牛顿环物理学物理学第五版第五版37干涉条纹移动数目干涉条纹移动数目介质片厚度介质片厚度第第 十一章十一章 光学光学11-4 11-4 劈尖劈尖 牛顿环牛顿环物理学物理学第五版第五版38例例在迈克耳孙干涉仪的两臂中，分别在迈克耳孙干涉仪的两臂中，分别插入插入长的玻璃管，其中一个抽成长的玻璃管，其中一个抽成真空，真空，另一个则储有压强为
16、另一个则储有压强为的空气的空气,用以测量空气的折射率用以测量空气的折射率.设所用设所用光波波长为光波波长为546 nm，实验时，向真空玻璃管，实验时，向真空玻璃管中逐渐充入空气，直至压强达到中逐渐充入空气，直至压强达到为止为止.在此过程中在此过程中，观察到，观察到107.2条干涉条条干涉条纹的移动，试求空气的折射率纹的移动，试求空气的折射率.第第 十一章十一章 光学光学11-4 11-4 劈尖劈尖 牛顿环牛顿环物理学物理学第五版第五版39解解已知已知第第 十一章十一章 光学光学11-4 11-4 劈尖劈尖 牛顿环牛顿环物理学物理学第五版第五版40例例 有有一一玻玻璃璃劈劈尖尖，放放在在空空气气中中，劈劈尖尖夹夹角角=8 10-5rad.波波长长=0.589 m的的单单色色光光垂垂直直入入射射时时，测得干涉条纹的宽度为测得干涉条纹的宽度为b=2.4mm，求玻璃的折射率。，求玻璃的折射率。Leb有有解解：由由