眼鏡光學(xué)技術(shù)2—光的干涉原理康韻光的干涉原理教學(xué)目標知識要求能力要求思政要求了解光程和光程差了解楊氏雙縫干涉的形成及干涉條紋特點會計算各級條紋寬度了解薄膜干涉種類與特點掌握鏡片鍍膜原理光程和光程差雙縫干涉條紋間距劈尖干涉牛頓環(huán)計算鍍膜厚度認識雙縫干涉會計算條紋間距會計算鍍膜厚度耐心、細心、精益求精光的干涉原理—普通光源的發(fā)光特點這一躍遷過程所經(jīng)歷的時間很短，約為10-8s原子能級及發(fā)光躍遷基態(tài)激發(fā)態(tài)躍遷自發(fā)輻射光的干涉原理—普通光源的發(fā)光特點波列一個原子每一次發(fā)光只能發(fā)出一段長度有限、頻率一定和振動方向一定的光波，這一段光稱為一個波列。普通光源發(fā)光特點：各原子或分子所發(fā)出的光，即使頻率相同，但振動方向和相位卻是不相同的。P21光的干涉原理—光程如果光波在介質(zhì)中傳播的幾何路程為r，則相位的變化為當光在介質(zhì)中傳播時，把折射率n和幾何路程r的乘積稱為光程L

物理意義：把單色光在介質(zhì)傳播的路程，折合成該單色光在真空中傳播的路程

光在真空中傳播的相位變化？

光的干涉原理—光程差和相位差從同一點光源發(fā)出的兩束相干光，各自通過不同的介質(zhì)和路徑后，在空間某點相遇時，它們的光程之差稱為光程差，用Δ表示光程差Δ與相位差的關(guān)系為：干涉加強干涉減弱

相干光：兩個光的波動（光波）在傳播過程中保持著相同的相位差，具有相同的頻率，或者有完全一致的波形光的干涉原理—半波損失

光的干涉原理—相干光的獲得*光源1.波面分割法

這種將一個點光源的波面分割為兩束光，以獲得相干光的方法稱為波面分割法光的干涉原理—相干光的獲得2.振幅分割法這種利用界面的反射和折射，將光矢量的振幅分為兩部分，以獲得相干光的方法稱為振幅分割法光的干涉原理—楊氏雙縫干涉（interference）p實驗裝置波程差光的干涉原理—楊氏雙縫干涉減弱加強暗紋明紋條紋間距光的干涉原理—楊氏雙縫干涉條紋間距1.條紋間距與的關(guān)系;一定時，當采用白光照射時，只有中央明紋是白色的(當x=0，對任一波長的光均是明條紋中心)，其余各級明條紋呈現(xiàn)由紫到紅的彩色條紋。2.條紋間距與的關(guān)系;一定時，討論光的干涉原理—楊氏雙縫干涉光的干涉原理—楊氏雙縫干涉光的干涉原理—楊氏雙縫干涉

例1以單色光照射到相距為0.2mm的雙縫上,雙縫與屏幕的垂直距離為1m

(1)從第一級明紋到同側(cè)的第四級明紋的距離為7.5mm,求單色光的波長;(2)若入射光的波長為600nm,求相鄰兩明紋間的距離光的干涉原理—劈型膜

光的干涉原理—劈型膜

明紋暗紋干涉條件為

1在劈形膜棱邊處,e=0因而形成暗紋。

2相鄰兩條明紋(或暗紋)在劈形膜表面的距離。

L討論光的干涉原理—劈型膜

空氣的折射率

1）用劈形膜干涉測量薄片厚度應(yīng)用：光的干涉原理—劈型膜光的干涉原理—劈型膜2)比較兩個塊規(guī)

空氣的折射率

AS光的干涉原理—劈型膜3）檢驗光學(xué)元件表面的平整度例1在半導(dǎo)體元件生產(chǎn)中，為了測定硅片上SiO2薄膜的厚度，將該膜的一端腐蝕成劈尖狀，如圖所示。已知SiO2的折射率n=1.46，用波長的鈉光照射后，觀察到SiO2劈尖上出現(xiàn)9道暗紋,且第9道在劈尖斜坡的上端點M，硅的折射率為3.42。試求SiO2薄膜的厚度。M已知：

求：

光的干涉原理—單層增透膜光的干涉原理—單層增透膜解：由于在SiO2上、下表面反射的光均是從光疏介質(zhì)入射到光密介質(zhì)，都有半波損失，所以光程差為：出現(xiàn)暗紋的條件為：(k=0,1,2,…)

當k=0時，對應(yīng)第一條暗紋第9條暗紋，對應(yīng)于k=8，代入上式得：光的干涉原理—牛頓環(huán)牛頓環(huán)干涉圖樣顯微鏡SL

M半透半反鏡T光的干涉原理—牛頓環(huán)光程差明紋暗紋Rre暗環(huán)半徑明環(huán)半徑光的干涉原理—牛頓環(huán)1)利用牛頓環(huán)檢查透鏡質(zhì)量應(yīng)用：LG樣板

待測凸透鏡

光圈的圈數(shù)越多，說明透鏡與樣板的差異越大；光圈的圈數(shù)越少，說明透鏡與樣板的差異越小。

2）在實驗室中，常用牛頓環(huán)測定光波的波長或凸透鏡的曲率。光的干涉原理—牛頓環(huán)光的干涉原理—單層增透膜

由于反射光干涉相消，所以透射光增強，這樣的膜稱為單層增透膜。光程差為光的干涉原理—鏡片鍍膜原理空氣與鍍膜之間存在半波損失：鍍膜與玻璃之間存在半波損失：①光與②光之間的光程差為：暗條紋條件：

當薄膜最小厚度d是入射光在薄膜介質(zhì)中波長的1/4時，在薄膜兩個面上反射光的光程差恰好等于半個波長，因而互相抵消,大大減少光的反射損失，增強透射光強度，這種薄膜叫做增透膜。