光学薄膜基础知识.pptx

《光学薄膜基础知识.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《光学薄膜基础知识.pptx（120页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。

1、1/120光学薄膜器件光学薄膜器件第1页/共120页2/1201、光学薄膜的发展历史 人类最早发现的五光十色的肥皂泡；水面上彩色斑烂的油膜；两玻璃片间的空气层中常呈现出色彩鲜艳的光环；所有这些现象早在十七世纪就引起了许多自然科学家的注意，他们各自部提出了一些初步解释，但均不令人满意；1801年托马斯 杨干涉实验结果以及菲涅耳对此进一步发扬光大以后，上述现象才彻底为人们弄清，物理光学的基础才从此建立起来今天我们可以说，整部薄膜光学的物理依据就是光的干涉。第2页/共120页3/120夫琅和费早在1827年制成了可以说是第一批减反射膜，他将经过精细地抛光的平面玻璃一半放在浓硫酸或浓硝酸中腐蚀。将玻璃

2、上的酸液清洗干净之后发现，经酸腐蚀的表面所反射的光强远低于另一半表面的反射光强，即酸经过的那部分玻璃表面失掉了某种成分，形成薄薄一层折射率比玻璃基底折射率低的失泽层，不过玻璃还未遭刻蚀；“因为其适时光仍和另一半表面一样(实际上更高)，以致在透射光中仔细检查也不能找出它们的分界线来，”经过硫酸或硝酸的这种处理之后，有些牌号的玻璃表面呈现美丽鲜艳的色彩；使光沿各种不同的角度入射，则色彩婉如肥皂泡一样变幻无穷。第3页/共120页4/1201886年瑞利在英国皇家协会报告说：“失泽”的冕玻璃平板，其反射比刚抛光更低原因是玻璃形成了薄薄的一层膜。1891年丹尼斯.泰勒（Dennis Taylor）在它的

3、文章中写到，在使用几年后的普通物镜的火石玻璃透镜上“失泽”现象是十分明显的。我们很高兴的是，能够使这种火石玻璃的拥有者放心，通常用怀疑眼光看待的这层使玻璃“失泽”的薄膜，却正是观测者的“挚友”，因为它增加了物镜的透射率。第4页/共120页5/120事实上，泰勒发展了一种用化学侵蚀产生“失泽”而制作化学减反膜的方法。目前制备光学应用的薄膜的主要方法是真空蒸发法和溅射法，后者在十九世纪中叶就发现了，而前者可追朔到二十世纪初。但在1930年以前，它们不能作为实用的镀膜方法，因为没有获得高真空的真正适用的抽气机，直到1930年出现了油扩散泵机械泵抽气系统以后，制造实用的真空镀膜机才成为可能。第5页/共

4、120页6/120三十年代中期德国的鲍尔和美国的斯特朗先后用真空蒸发方法制备了单层减反射膜，这种简单的减反射膜至今在一般的光学装置上还被大量地应用。折射率为1.52的玻璃敷有折射率为1.38的氟化镁薄膜后，单面的反射损失可从4.2%减少到1.5%左右，例如7块平板系统镀膜后，在参考波长上总的透射率可近似地估计为：T(0.97)780.7%未镀膜：T=(0.92)7=55.7%这比没有经过镀膜处理的系统提高了约25的透射能量第6页/共120页7/12020世纪中期：主要是在薄膜设备的改进与镀膜产品种类以及质量的提高得到了发展，形成了典型的减反射、高反射、滤光片等光学薄膜器件；20世纪末21世纪初

5、光电子技术得到了飞速发展，光学薄膜器件向性能要求和技术难度更高、应用范围和知识领域更广、器件种类和需求数量更多的方向迅速发展；随着数码相机、数码摄像机、背投电视以及光纤通信的发展，光学薄膜产品需求数量巨大，特对是对偏振分束膜、消偏振分束膜、超窄带滤光片、超宽带截止滤光片等复杂膜系的要求越来越高；第7页/共120页8/120干涉现象是薄膜光学的起源1801年托马斯.杨干涉实验是其理论基础夫琅和费在1827年制成了第一批减反射膜1873年，麦克斯韦的巨著论光和磁，进一步奠定了薄膜光学的理论基础1930年油扩散泵的出现促进了光学薄膜的发展各种制备技术是光学薄膜发展的保障几乎所有的光学系统、光电系统和

6、光电仪器都离不开光学薄膜的应用，而且到目前为止，也没有发现有别的技术可以取代光学薄膜；第8页/共120页9/120薄膜光学发展的三大推动力20世纪60年代的发明的激光器20世纪末光通信波分复用技术(DWDM滤光片）今天，新型微结构功能薄膜的出现给光学与光电子薄膜技术注入新的生命力新概念、新材料、新设计、新方法、新应用第9页/共120页10/1202、什么是薄膜光学？薄膜可分成两大部分，第一部分是光学薄膜，第二部分是光学波导及其相应器件；前者的特点是光横穿过薄膜而进行传播；后者的特征是光沿着平行薄膜界面的方向在膜内传播，对于光学薄膜，在一块基片上淀积五、六十层膜并非罕见，涂镀工艺是比较成熟的；而

7、对光学波导，则膜层层数一般不多，通常仅用一层膜，其镀制工艺仍处在发展初期。本课程讲的是第一种情况。第10页/共120页11/120Optical coatings:一般来讲薄膜敷于光学玻璃、塑料、晶体等基底上；Optical layers:光学薄膜的一个特点是分层结构；Optical thin films：通常意义的光学薄膜；Optical layers:光学薄膜的一个特点是分层结构；第11页/共120页12/120 光在通过分层媒质时，来自不同界面的反射光、透射光在光的入射及反射方向产生光的干涉现象。rtn厚度为波长量级n能够产生干涉作用n,drt第12页/共120页13/120薄膜光学的研

8、究对象薄膜光学是物理光学的一个重要分支它研究的对象是膜层对光的反射、透射、吸收以及位相特性、偏振效应等；简而言之，它主要研究光在分层媒质中的 传播规律性。第13页/共120页14/120薄膜光学的实质n光在通过分层媒质时，来自不同界面的反射光、透射光在光的入射及反射方向产生光的干涉现象;n人们正是利用这种干涉现象，通过改变材料及其厚度等特性来人为的控制光的干涉，根据需要来实现光能的重新分配。第14页/共120页15/120光学薄膜在光学系统中的作用：提高光学效率、减少杂光。如高效减反射膜、高反射膜。实现光束的调整或再分配。如分束膜、分色膜、偏振分光膜就是根据不同需要进行能量再分配的光学元件。通

9、过波长的选择性透过提高系统信噪比。如窄带及带通滤光片、长波通、短波通滤光片。实现某些特定功能。如ITO透明导电膜、保护膜等 第15页/共120页16/1203、与光学薄膜有关的产业？镀膜眼镜幕墙玻璃滤光片ITO膜车灯、冷光镜、舞台灯光滤光片光通信领域：DWDM、光纤薄膜器件红外膜投影显示第16页/共120页17/1204、光学 是关于电磁辐射的产生、传播、接收和显示以及与物质相互作用的应用型科学。第17页/共120页18/120电磁波谱可用统一的电磁理论处理各种波长的电磁现象可用统一的电磁理论处理各种波长的电磁现象1 10-10m可见光：可见光：400700nm第18页/共120页19/120

10、O O法线法线:NN:NN 法线垂直水法线垂直水面面折射角折射角:折射角折射角 入射角入射角四线共面四线共面,二角相等二角相等.第19页/共120页20/120全反射全反射光纤光纤(光导纤维光导纤维)的基本原理的基本原理第20页/共120页21/120 人在水上看到人在水上看到物体的像，比实际物体的像，比实际物体位置偏上，感物体位置偏上，感觉水比较浅。觉水比较浅。第21页/共120页22/120第22页/共120页23/120有大气，看到太阳更早没有大气，将迟一些看到太阳第23页/共120页24/120海市海市蜃楼蜃楼光经过不均匀的大气时发生折射，光经过不均匀的大气时发生折射，形成的虚像。形成

11、的虚像。第24页/共120页25/120海市蜃楼 第25页/共120页26/120看到的水中部分看到的水中部分应向上弯折应向上弯折违背了光的折射违背了光的折射规律规律第26页/共120页27/120不经风雨，怎能见到彩虹！只闻其声，不见其人只闻其声，不见其人衍射是波特有的性质！衍射是波特有的性质！第27页/共120页28/120远古对光学的初步研究中国：中国：墨经墨经光学光学 知识的最早记录知识的最早记录 光的直线传播小孔成像、平面镜、凹 面镜、凸球面镜中物像关系公元前468376年 第28页/共120页29/120国外：国外：光学光学欧几里德欧几里德 比比墨经墨经 迟迟100年年 平面镜成像

12、平面镜成像 反射角反射角=入射角入射角毕达哥拉斯、德漠克利特、柏拉毕达哥拉斯、德漠克利特、柏拉图、亚里士多德图、亚里士多德十七世纪以前十七世纪以前罗马帝国的灭罗马帝国的灭亡亡黑暗时代黑暗时代培根培根暗示过望远镜的可能性。暗示过望远镜的可能性。Euclid，公元前330275年 第29页/共120页30/120十七世纪上半叶十七世纪上半叶1608年，荷兰人李普塞发明了第一架望远镜，年，荷兰人李普塞发明了第一架望远镜，显微镜显微镜天文学、航海、生物学、医学天文学、航海、生物学、医学1611年，法国人开普勒年，法国人开普勒 折光学折光学，1621年，荷兰人斯年，荷兰人斯涅耳涅耳，1630年，笛卡儿年

13、，笛卡儿折光学折光学折射定律折射定律1657年年，费马，费马反射和折射定律反射和折射定律 几何光学体系基本形成几何光学体系基本形成 几何光学的建立第30页/共120页31/1201672年，牛顿三棱镜色散试验，牛顿环（胡克）年，牛顿三棱镜色散试验，牛顿环（胡克）开创了光谱学的研究开创了光谱学的研究光学和物质结构研究的主要手段光学和物质结构研究的主要手段16681668年，反射式望远镜（牛顿），克服了折射式年，反射式望远镜（牛顿），克服了折射式 望远镜的缺点（色差）望远镜的缺点（色差）几何光学的建立第31页/共120页32/120微粒说和波动说的争论 微粒说牛顿光是由微粒组成的。光微粒遇到介质会

14、受到吸引 成功揭示了折射定律；光在介质中的速度比真空中快。不能解释肥皂泡（薄膜）的色条纹波动光学的建立牛顿 第32页/共120页33/120牛顿环的发现牛顿环的发现亮亮暗暗“透射性发作透射性发作”与与“反射性反射性发作发作”波动光学的建立为波动光学提供了为波动光学提供了重要手段重要手段第33页/共120页34/120波动说波动说胡克、惠更斯胡克、惠更斯 1690年，惠更斯出版年，惠更斯出版论光论光光是介质（以太）中传播的波。光是介质（以太）中传播的波。（惠更斯原理）（惠更斯原理）解释了反射定律，解释了折射解释了反射定律，解释了折射定律（假定光在介质中的传播定律（假定光在介质中的传播速度比空气中

15、更慢）速度比空气中更慢）双折射现象双折射现象惠更斯 直到十八世纪，微粒说占统治地位直到十八世纪，微粒说占统治地位第34页/共120页35/1201801年，托马斯年，托马斯杨杨双缝干涉双缝干涉波的干涉解释了双缝实验和薄膜颜波的干涉解释了双缝实验和薄膜颜色。色。提出了光是横波提出了光是横波偏振现象偏振现象1818年，法国人菲涅尔年，法国人菲涅尔小孔衍射小孔衍射-波动光学的缔造者波动光学的缔造者从波动说算出了条纹分布从波动说算出了条纹分布充实了惠更斯原理充实了惠更斯原理光是光是“绝对以太绝对以太”中的机械波中的机械波托马斯杨第35页/共120页36/1201845年，法拉第年，法拉第光的振动面在强

16、磁场中的旋转光的振动面在强磁场中的旋转1856年，韦伯年，韦伯电荷的电磁单位和静电单位的比值电荷的电磁单位和静电单位的比值=光在真空中的速光在真空中的速度度 将光与电磁现象联系起来将光与电磁现象联系起来波动光学的建立第36页/共120页37/1201865年，麦克斯韦年，麦克斯韦光的电磁理论光的电磁理论麦克斯韦方程麦克斯韦方程组组麦克斯韦1887年，赫兹发现了电磁波年，赫兹发现了电磁波 电磁光学建立电磁光学建立真空中：真空中：1832年年,法拉第猜想法拉第猜想:电磁作用可能以波的电磁作用可能以波的形式传播，而且光可形式传播，而且光可能就是一种电磁波动能就是一种电磁波动 第37页/共120页38

17、/120量子论和相对论的建立黑体辐射曲线黑体辐射黑体辐射能量随波长分布能量随波长分布1900年，普朗克的量子假说：年，普朗克的量子假说：某种频率光的能量是以某一最某种频率光的能量是以某一最小单位产生小单位产生成功解释了黑体辐射问成功解释了黑体辐射问题，开始了量子光学时题，开始了量子光学时期期普朗克第38页/共120页39/1201905年，爱因斯坦年，爱因斯坦光在辐射与吸收中均光在辐射与吸收中均以基本单位能量发生以基本单位能量发生光的波粒二象性光电效应、康普顿效应光电效应、康普顿效应光电效应爱因斯坦光同时具有波动和微粒两种特性光同时具有波动和微粒两种特性第39页/共120页40/120光的电磁

18、场描述第40页/共120页41/120第41页/共120页42/120第42页/共120页43/120第43页/共120页44/120第44页/共120页45/120第45页/共120页46/120第46页/共120页47/120第47页/共120页48/120第48页/共120页49/120光的波动方程第49页/共120页50/120第50页/共120页51/120第51页/共120页52/120第52页/共120页53/120第53页/共120页54/120第54页/共120页55/120第55页/共120页56/120第56页/共120页57/120振幅频率初相位光的电磁波描述表达式振幅

19、、相位、频率和偏振是描述光的四个参量第57页/共120页58/120第58页/共120页59/120 5、光波的偏振性Ev0H光矢量光矢量光矢量光矢量振动面振动面振动面振动面5.1横波与偏振：纵波振动方向/传播方向，唯一的横波振动方向 传播方向，不唯一的结论：（1）只有横波才具有偏振性（2）光是横波也具有偏振性第59页/共120页60/120二向色性如墨镜,立体电影,偏振显微镜 偏偏偏偏振振振振化化化化方方方方向向向向自自然然光光线线偏偏振振偏振片偏振片演示定义：具有二向色性材料制成的,只允许特定振动方向的光通过的光学器件.-只允许通过某方向的振动,而对其垂直方向则强烈吸收.天然材料：少数晶体

20、。例电气石,硫酸碘奎宁应用:无光出射第60页/共120页61/120偏偏偏偏振振振振化化化化方方方方向向向向自自然然光光线线偏偏振振偏振片偏振片2.1 光的三种偏振态1.自然光：光矢量具有各个方向的振动,且各方向振动几率相等,彼此独立(各振幅相等无固定位相关系)。几何表示:.定义 :I0自然光通过偏振片的光强变化I 0偏振片转动,透射光强不变。19-2 自然光和线偏振光;马吕斯定律(由于振动平面的无规则取向,使光矢量具有环绕传播方向的对称性.)产生：举例：阳光、白炽灯、普通光源第61页/共120页62/120-马吕斯定律2.线偏振光-光矢量只限于一个确定的振动方向的光.几何表示.线偏振光通过偏

21、振片的光强变化定义:-马吕斯定律A2 cosA1=I0.自然光自然光线偏振光线偏振光I2I1产生：例：自然光经偏振片后的光，液晶显示的光-入射偏振光振动方向与p2透振方向的夹角第62页/共120页63/120马吕斯定律马吕斯定律讨论:1.2.转动偏振片P2,可看到光强由最亮变到全暗.自然光自然光线偏振光线偏振光I2I13.P1-起偏器起偏器-将非偏光变成线偏光的器件将非偏光变成线偏光的器件 起偏器检偏器P2-检偏器检偏器检验光的偏振态的器件检验光的偏振态的器件（偏振片、玻璃、尼科耳等）（偏振片、玻璃、尼科耳等）第63页/共120页.起偏器起偏器检偏器检偏器自然光自然光线偏振光线偏振光偏振光通过

22、旋转的检偏器，光强发生变化第64页/共120页.起偏器起偏器检偏器检偏器自然光自然光线偏振光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化第65页/共120页.起偏器起偏器检偏器检偏器自然光自然光线偏振光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化第66页/共120页.起偏器起偏器检偏器检偏器自然光自然光线偏振光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化第67页/共120页.起偏器起偏器检偏器检偏器自然光自然光线偏振光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化第68页/共120页.起偏器起偏器检偏器检偏器自然光自然光线偏振光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化第69页/共120页.起

23、偏器起偏器检偏器检偏器自然光自然光线偏振光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化第70页/共120页.起偏器起偏器检偏器检偏器自然光自然光线偏振光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化两偏振片的偏振化方向相互垂直 光强为零第71页/共120页72/1203、部分偏振光（介于线偏和自然光之间的一种光）几何表示:定义:通过偏振片的光强-各方向振动都有且位相独立，但在某个方向的振动占优势,关于传播轴成非球对称分布.产生：例：偏振片吸收不好,透射光为部分偏振光,折射光,反射光.入射光强：I0=IM+Im透射光强：转动偏振片P2,可看到光强由最亮变到较暗（不是全暗）第72页/共120页73/

24、120透振方向相互平行第73页/共120页74/120透振方向成 45 度第74页/共120页75/120透振方向相互垂直第75页/共120页76/1204、圆偏振光（P=1）定义几何表示:只有一个 其大小不变，方向随t转,E端点轨 迹为一个圆。（分左旋、右旋）zAxAy时间平均效果Ax，Ay完全相关圆光的产生xyA-同频、同幅、二垂直线偏光合成检偏：I0IPPA/A 第76页/共120页77/1205、椭圆偏振光定义t时，一个 ，大小方向随t转，端点轨迹为一 个椭圆。几何表示:椭圆光的产生zAxAy时间平均效果 Ax，Ay完全相关同频、不同幅 的互相垂直的二线偏光合成检偏：I0IPPxyAy

25、AxAy/Ax/P转动时IP在Imax和Imin间变化。第77页/共120页78/120反射和折射时光的偏振 实验和理论表明：反射光:S 分量强度较大，折射光:P 分量强度较大。以任意角度入射以任意角度入射自然光以任意角入射时,反射和折射光一般都为部分偏振光。.in1n2rS.P|结论:反射和折射光的偏振性1812年布儒斯特经大量实验发现：-反射光的偏振化程度取决于入射角i，第78页/共120页79/120布儒斯特定律1812-起偏角iB证:布儒斯特定律证毕自然光以iB入射P分量全部折射-反射光只有S分量-线偏振光.S分量不全反射-折射光有SP分量-部分偏光.i0i0n1n2r例：-当光以某特

26、定角 iB 入射，则反射光为振动垂直于入射面的线偏振光。iBiB.（2）布儒斯特定律可测n2iB.第79页/共120页80/120 理论实验表明：反射所获得的线偏光仅占入射自然光总能量的7.4%，而约占85%的垂直分量和全部平行分量都折射到玻璃中。为了增加折射光的偏振化程度，可采用玻璃片堆的办法。一束自然光以起偏角56.30入射到20层平板玻璃上，如图：1.51.51.51.01.01.01.0第80页/共120页81/120例题3：已知某材料在空气中的布儒斯特角 i0=580，求它的折射率？若将它放在水中（水的折射率 为 1.33），求布儒斯特角？该材料对水的相对 折射率是多少？设该材料的折

27、射率为 n，空气的折射率为12 放在水中，则对应有所以：该材料对水的相对折射率为1.2解：1第81页/共120页82/120光的双折射双折射现象及规律1.定义:一束光入射各向异性介质 晶体被折射为两束的现象。寻常光（o光）遵从折射定律的光线非常光（e光）不遵从折射定律的光线演示（e光）（o光）（e光）（o光）第82页/共120页83/120方解石晶体的双折射现象第83页/共120页84/120光光光光双双折折射射纸面方解石方解石 晶体晶体双双折折射射纸面方解石方解石 晶体晶体光光光光光光光光 光光光光 光光光光光光光光光光光光光光光光光光光光光光光光光光光光光光光光光光光光光光 光光光光光光光

28、光光光光光光光光光光光当当当当i=0i=0i=0i=0时，以入射光线为轴转动时，以入射光线为轴转动时，以入射光线为轴转动时，以入射光线为轴转动方解石方解石方解石方解石晶体旋转时晶体旋转时晶体旋转时晶体旋转时，o o o o光不动，光不动，光不动，光不动，e e e e光围绕光围绕光围绕光围绕o o o o光旋转光旋转光旋转光旋转.oeACDB.eo第84页/共120页85/1202.o.e 光的异同(1)o,e 光皆是线偏振光(2)o,e光的偏振方向不同(3)o光沿各方向传播的速度相同e光沿各方向传播速度不相同（e光）（o光）Vevo第85页/共120页86/120几个关于晶体的概念1.光轴:

29、当光线沿一方向传播时无双 折射.称该方向为晶体的光轴单晶(方解石石英）双晶(云母硫磺）3.主截面:光轴与自然晶面法线所组成的平面*。推论:光轴方向-n0=ne v0=ve78010202.主平面:折射光与光轴构成的面.*特例:当入射光线在主截面内时.光光光光面面面面主主主主光光光光面面面面主主主主平平平平平平平平eo光光光光e光光光光o光轴光轴第86页/共120页87/120单晶中 o,e 光的波阵面 1.O光波面:2.e光波面:正晶体光轴光轴vevovevonone*以光轴为对称轴,与“o”波面相切的旋转椭球面负晶体光轴光轴vovevevonone*波面波面e波面波面o主折射率第87页/共1

30、20页88/1205、光的干涉1 光的叠加原理 光传播的独立性：两列波在某区域相遇后再分开，传播情况与未相遇时相同，互不干扰.光的叠加性：在相遇区，任一质点的振动为二波单独在该点引起的振动的合成.第88页/共120页89/120 频率相同、振动方向平行、相位相同或相位差恒定的两列光相遇时，使某些地方振动始终加强，而使另一些地方振动始终减弱的现象，称为光的干涉现象.2 光的干涉第89页/共120页90/120 波频率相同，振动方向相同，位相差恒定 例 水波干涉 光波干涉 某些点振动始终加强，另一些点振动始终减弱或完全抵消.(2)干涉现象满足干涉条件的波称相干波.(1)干涉条件第90页/共120页

31、91/120波源振动点P 的两个分振动(3)(3)干涉现象的定量讨论*第91页/共120页92/120定值*第92页/共120页93/120合振幅最大当合振幅最小当位相差 决定了合振幅的大小.干涉的位相差条件讨 论第93页/共120页94/120位相差加强减弱称为波程差（波走过的路程之差）则如果 即相干波源S1、S2同位相第94页/共120页95/120 将合振幅加强、减弱的条件转化为干涉的波程差条件，则有当时（半波长偶数倍）合振幅最大当时（半波长奇数倍）合振幅最小 干涉的波程差条件第95页/共120页96/120实 验 装 置p杨氏双缝干涉实验波程差第96页/共120页97/120实 验 装

32、 置p加强 减弱第97页/共120页98/120相邻明纹（或暗纹）间距相邻明纹（或暗纹）间距干涉相长，明纹干涉相长，明纹干涉相消，暗纹干涉相消，暗纹第98页/共120页99/120(1)(1)一系列平行的明暗相间条纹；一系列平行的明暗相间条纹；(3)(3)条纹特点：(2)(2)条纹等间距；条纹等间距；双缝干涉条纹双缝干涉条纹双缝干涉条纹双缝干涉条纹 (4)(4)中间级次低；且中央条纹 为明条纹。（5）用复色光作实验时，各明暗条纹的间距并不相同。波长较短的单色光，条纹较密；波长较长的单色光，条纹较稀。用白光作实验，则只有中央条纹为白色，其两侧形成由紫而红的彩色条纹。第99页/共120页100/1

33、20(1)一定时，若 变化,则 将怎样变化？第100页/共120页101/120(2)一定时,条纹间距 与 的关系如何？第101页/共120页102/120在双缝干涉实验中：在双缝干涉实验中：（1）如何使屏上的干涉条纹间距变宽？如何使屏上的干涉条纹间距变宽？（2）将双缝干涉装置由空气中放入水中时，将双缝干涉装置由空气中放入水中时，屏上的干涉条纹有何变化屏上的干涉条纹有何变化？（3）若若S1、S2两条缝的宽度不等，条纹有何两条缝的宽度不等，条纹有何 变化？变化？思考题思考题第102页/共120页103/120例1 1 用白光作双缝干涉实验时，能观察到几级清晰可辨的彩色光谱？解解:用白光照射时，用

34、白光照射时，0 0级明纹为白光级明纹为白光;当当k k级红明纹位置等于级红明纹位置等于k+1k+1级紫明纹位置时，级紫明纹位置时，光谱恰好发生重叠。光谱恰好发生重叠。其它级：内紫外红其它级：内紫外红第103页/共120页104/120 将将 红红=7600，紫紫=4000代入得代入得 k=1.1 只有第一级彩色光谱是清晰可辨的。只有第一级彩色光谱是清晰可辨的。因为因为 k只能取整数，所以应取只能取整数，所以应取 k=2第104页/共120页105/1206 光学薄膜的基本原理光在真空中的速度光在介质中的速度真空中的波长介质的折射率介质中的波长第105页/共120页106/120*P*第106页

35、/共120页107/120 波程差 相位差*P*介质中的波长第107页/共120页108/120 物理意义：光程就是光在介质中通过的几何路程按相位差相等折合到真空中的路程.*P*(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=第108页/共120页109/120(2)光程差(两光程之差)光程差*P*相位差第109页/共120页110/120 干涉加强 干涉减弱第110页/共120页111/120AB二 透镜不引起附加的光程差AB焦平面第111页/共120页112/120PL三 薄膜干涉DC34E5A1B2第112页/共120页113/120PLDC34E5A1B2第1

36、13页/共120页114/120 反射光的光程差加 强减 弱PLDC34E5A1B2第114页/共120页115/120 透射光的光程差注意：透射光和反射光干涉具有互补 性，符合能量守恒定律.根据具体情况而定PLDC34E5A1B2第115页/共120页116/120 当光线垂直入射时当 时当 时第116页/共120页117/120(2)透射光的光程差红光紫光紫红色第117页/共120页118/120 增透膜和增反膜利用薄膜干涉可以提高光学器件的透光率.第118页/共120页119/12023玻璃取（增强）氟化镁为增透膜例 为了增加透射率，求氟化镁膜的最小厚度已知 空气n1=1.00，氟化镁 n2=1.38，=550 nm减弱解 则第119页/共120页120/120感谢您的观看。第120页/共120页