文档介绍：光的等厚干涉现象–96–?基础物理实验当频率相同、振动方向相同、相位差恒定的两束简谐光波相遇时,在光波重叠区域,某些点合成光强大于分光强之和,某些点合成光强小于分光强之和,合成光波的光强在空间形成强弱相间的稳定分布,这种现象称为光的干涉。光的干涉是光的波动性的一种重要表现。日常生活中能见到诸如肥皂泡呈现的五颜六色,雨后路面上油膜的多彩图样等,都是光的干涉现象,都可以用光的波动性来解释。要产生光的干涉,两束光必须满足:频率相同、振动方向相同、相位差恒定的相干条件。实验中获得相干光的方法一般有两种——分波阵面法和分振幅法。等厚干涉属于分振幅法产生的干涉现象。;;。测量显微镜、牛顿环、钠光灯、劈尖装置和待测细丝。当一束单色光入射到透明薄膜上时,通过薄膜上下表面依次反射而产生两束相干光。如果这两束反射光相遇时的光程差仅取决于薄膜厚度,则同一级干涉条纹对应的薄膜厚度相等,这就是所谓的等厚干涉。本实验研究牛顿环和劈尖所产生的等厚干涉。如图11-1所示,玻璃板A和玻璃板B二者叠放起来,中间加有一层空气(即形成了空气劈尖)。设光线1垂直入射到厚度为d的空气薄膜上。入射光线在A板下表面和B板上表面分别产生反射光线2和2′,二者在A板上方相遇,由于两束光线都是由光线1分出来的(分振幅法),故频率相同、相位差恒定(与该处空气厚度d有关)、振动方向相同,因而会产生干涉。我们现在考虑光线2和2′的光程差与空气薄膜厚度图11-1等厚干涉的形成的关系。显然光线2′比光线2多传播了一段距离2d。此外,由于反射光线2′是由光密媒质(玻璃)向光疏媒质(空气)反射,会产生半波损失。故总的光程差还应加上半个波长,/2,,2d,,/2,即。根据干涉条件,当光程差为波长的整数倍时相互加强,出现亮纹;为半波长的奇数倍–97–?基础物理实验时互相减弱,出现暗纹。,,2K,,K,1,2,3,??出现亮纹,2因此有:,,2d,,,,2K,0,1,2,??出现暗纹,(2K,1),2,光程差,取决于产生反射光的薄膜厚度。同一条干涉条纹所对应的空气厚度相同,故称为等厚干涉。当一块曲率半径很大的平凸透镜的凸面放在一块光学平板玻璃上,在透镜的凸面和平板玻璃间形成一个上表面是球面,下表面是平面的空气薄层,其厚度从中心接触点到边缘逐渐增加。离接触点等距离的地方,厚度相同,等厚膜的轨迹是以接触点为中心的圆。如图11-2所示,当透镜凸面的曲率半径R很大时,在P点处相遇的两反射光线的几何程差为该处空气间隙厚度d的两倍,即2d。又因这两条相干光线中一条光线来自光密媒质面上的反射,另一条光线来自光疏媒质上的反射,它们之间有一附加的半波损失,所以在P点处图11-2凸透镜干涉光路图得两相干光的总光程差为:,,,d,2(11-1)2当光程差满足:,,,,,m,,m=0,1,2…时,为暗条纹212,2,,m,m=1,2,3…时,为明条纹2设透镜L的曲率半径为R,r为环形干涉条纹的半径,且半径为r的环形条纹下面的空气厚度为d,则由图11-2中的几何关系可知:222222R,(R,d),r,R,2Rd,d,r–98–?基础物理实验2Rd因为远大于d,故可略去项,则可得:2r,d(11-2)2R这一结果表明,离中心越远,光程差增加