文档介绍：第1章光的干涉
(Interference of light)
§ 分振幅薄膜干涉(一)
——等倾干涉
前面讨论的是:点缝光源利用分波面法使一束光分为两列相干光波,从而在相遇区域产生一定可见度的干涉条纹,但这种方法必须限制普通光源的宽度,因而条纹的亮度较暗。
下面将要讨论的是采用扩展面光源,利用透明介质薄膜上、下表面的反射,将入射光的振幅分解为两部分,两反射光叠加后在特定的区域里产生干涉条纹,这类光的干涉称分振幅法干涉。
分振幅法干涉是现代干涉仪和干涉计量技术的理论基础,在日常生活中,这类干涉也很常见。例如:
;
,摄像机镜头镀有增透膜,常呈现出深蓝色(反射光的颜色)。
点光源产生非定域干涉
设单色点光源S发出的光照在厚度均匀的平行薄膜上,由于介质上下两表面的反射,在与S同侧的屏幕上,不论屏幕的位置如何都可观察到干涉条纹。
P
0
n
n
n > n
1
S
i
i
·
·
S1
S2
为使问题简单化,略去介质表面的折射,则介质上下两表面的反射光好像是从两个点光源S1、S2发出的一样。
在空间相遇的各点都相干叠加。因此相遇空间处处可见干涉条纹,故称为非定域干涉。
对于S同侧的空间中任一点P是干涉相长还是干涉相消,决定于S1和S2到P点的有效光程差。
包括由于几何路程不同而它产生的光程差1和由于反射引起的附加光程差2。
附加光程差若存在,则为/2,否则为0。
因为光程差相等点的空间轨迹构成同一级干涉条纹,所以,若光屏与S、S1、S2的直线垂直,则干涉条纹为同心圆环,称干涉圆环,圆心在S、S1、S2的直线与屏的交点O处。
P
S
L1
L2
若把单色点光源s放在会聚透镜的焦点处。如图,并使平行光束ab照射到薄膜表面上,光束被分为多束光,再经透镜L2会聚后产生干涉。
a
b
多束反射相干光a1,a2,a3,…或b1,b2,b3,…可近似简化为等幅双光束a1与a2 或b1与b2之间的干涉,同样对多束透射相干光c1,c2,c3 ,…或d1,d2, d3,…可近似简化为不等幅双光束c1,c2或d1,d2之间的干涉。
1
2
3
4
我们讨论光照到膜上时的干涉,只考虑1、2光线,其他不考虑,为什麽?
介质薄膜上的能量分配
由菲涅耳公式
入射角很小,由折射定律
又,反射率
2
设入射光的入射角i1很小,则光能流的反射比
光能流的透射比为:
一般玻璃
空气
能量分配:入射光100%
反射光4%,透射光96%
P
S
L1
L2
a
b
设入射光能流为100,则各反射相干光的光能流为:
a1(或b1)的光能流为4%×100=4
a2(或b2)的光能流为
100×96%×4%×96%=4
a3(或b3)的光能流为:
100×96%×4%×4%×4%× 96%=×10-3<<4
可见,多束反射相干光可近似简化为等幅双光束a1,a2(或b1,b2)之间的干涉。
对于透射光:
c1(或d1)的光能流为:100×96%×96%=92
c2(或d2)的光能流为100×96%×4%×4%×96%=
c3(或d3)的光能流为100×96%×4%×4%×4%×4%×96%=×10-4<<
P
S
L1
L2
a
b
同理,多束透射相干光可简化为不等幅双光束c1,c2(或d1,d2)之间的干涉。