文档介绍:根据具体情况而定
薄膜
干涉条纹
1
等厚薄膜
等倾干涉条纹(薄膜厚度均匀,即d固定,则Δ由i决定,i相同,干涉条纹级别相同。 )
2
非等厚薄膜(如:劈尖、牛顿环)
等厚干涉条纹(薄膜厚度相同处的反射光将有相同的光程差的干涉条纹。试:判断工件表面上纹路是凹还是凸? 并求:纹路深度H。
解:由于同一条纹下的空气薄膜厚度相同,由图的纹路弯曲情况知,
工件表面的纹路是凹下去的。
H
由图:H = a sin
因 :l sin = / 2,
纹路深度为:
检验工件表面的平整度
空气
4)测细丝的直径
将金属丝夹在两薄玻璃片之间,形成劈尖,用单色平行光照射形成等厚干涉条纹。
由:
得:
二 牛顿环
由一块平板玻璃和一平凸透镜组成
牛顿环实验装置
显微镜
S
L
M半透半反镜
T
R
光程差
明纹
暗纹
r
d
暗环半径
明环半径
以空气的为例
1)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?
2)属于等厚干涉,条纹间距不等,为什么?
3)将牛顿环置于 的液体中,条纹如何变?
暗环
明环
讨论
空气的
4)半波损失需具体问题具体分析
将玻璃验规盖于待测镜头上,两者间形成空气薄层,因而在验规的凹表面上出现牛顿环,当某处光圈偏离圆形时,则该处有不规则起伏。
验规
5)牛顿环应用:
检测光学镜头表面曲率是否合格
工 件
标 准 件
测量透镜的曲率半径
可以用来测量光波波长,曲率半径等.
例 用氦氖激光器发出的波长为633nm的单色光做牛顿环实验,测得第个 k , 第 k+5 ,求平凸透镜的曲率半径R.
解
r
k
5
+
r
k
单色光源
反射镜
反射镜
三、 迈克耳孙干涉仪
补偿板
分光板
移动导轨
与 成 角
反射镜
反射镜
单色光源
光程差
的像
情况(一)
厚度均匀的薄膜、等倾干涉条纹
一束光分振幅形成的两束光的光程差,就相当于由M1和M2 '形成的空气膜上下两个面反射光的光程差。
当 不垂直于 时形成劈尖薄膜的等厚干涉条纹.
反射镜
反射镜
单色光源
情况(二)
相当于虚拟空气膜上下两个面上的反射光的干涉条纹.
②当 M1 '与M2 不平行时,将看到平行于M1 '和 M2交线的等间距的直线形等厚干涉条纹。
迈克尔逊干涉仪的干涉条纹的特点
①调节镜面就有可能得到 d=0,d=常数,d常数(类似劈尖)对应的薄膜等倾或等厚干涉条纹。
③当M1' //M2 时,它们之间的空气膜厚度一样,形成圆形等倾条纹。当 d 较大时,观察到等倾圆条纹较细密,整个视场中条纹较多。
干涉条纹的移动
①等倾干涉时:当 与 之间距离变大时 ,圆形干涉条纹从中心一个个长出, 并向外扩张, 干涉条纹变密; 距离变小时,圆形干涉条纹一个个向中心缩进, 干涉条纹变稀。
条纹移动1条
d改变
Δ改变λ
②等厚干涉时:当 与 之间距离变大时 ,将看到明(或暗)条纹从视场中移过。
◆两种方法改变两光束的光程差:
(1)移动反射镜;
(2)在某条光路中加入介质片
干涉条纹移动数目
(1)移动反射镜的方法改变两光束的光程差
移动距离
移动反射镜
插入介质片后光程差
光程差变化
干涉条纹移动数目
介质片厚度
光程差
(2)在光路中加入介质片的方法改变两光束的光程差
解:
设空气的折射率为 n
条纹移动一条时所对应的光程差的变化为一个波长。
例: 10cm长的真空玻璃管A和B,A 条条纹移动,求:空气的折射率。
真空
546nm
逐渐充至一个大气压
所以:
光程差的变化:
瓦斯室
空气室
空气室
若B 室充满空气,A 室逐渐充入待测瓦斯,可根据干涉条纹移动的数目检测瓦斯的浓度。
一个现实的、紧凑的光路设计
当光程差为光波长的十分之一时,通过肉眼在观察镜中就能观察到干涉条纹的移动,因此迈克尔逊干涉仪是一种十分精密的测量仪器。
历史上,迈克尔逊曾用他的干涉仪做了著名的迈克尔逊—莫雷实验,并最先以光的波长测定了国际标准米尺长度。迈克