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1、不同光线通过透镜要改变传播方向,会不会引起附加光程差?,问题,A、B、C 的位相相同,在F点会聚,互相加强,A、B、C 各点到F点的光程都相等。,AaF比BbF经过的几何路程长,但BbF在透镜中经过的路程比AaF长,透镜折射率大于1,折算成光程, AaF的光程与BbF的光程相等。,解释,使用透镜不会引起各相干光之间的附加光程差。,17-4 等倾干涉 等厚干涉,利用薄膜上、下两个表面对入射光的反射和折射,可在反射方向( 或透射方向)获得相干光束。,一、薄膜干涉,扩展光源照射下的薄膜干涉,在一均匀透明介质n1中放入上下表面平行,厚度为e 的均匀介质 n2(n1),用扩展光源照射薄膜,其反射和透射光
2、如图所示,反射光观察: 光线a2与光线 a1的光程差为:,由折射定律和几何关系可得出:,干涉条件,不论入射光的的入射角如何反射光观察时:,附加光程差的确定:,满足n1n3(或n1 n2 n3) 产生附加光程差,满足n1n2n3(或n1 n2 n3) 不存在附加光程差,对同样的入射光来说,当反射方向干涉加强时,在透射方向就干涉减弱。,(等倾干涉),二、增透膜和增反膜,增透膜- 利用薄膜上、下表面反射光的光程差符合相消干涉条件来减少反射,从而使透射增强。,增反膜- 利用薄膜上、下表面反射光的光程差满足相长干涉,反射光因干涉而加强。,三、等厚干涉,当薄膜很薄时,从垂直于膜面的方向观察,且视场角范围很
3、小,膜上厚度相同的位置有相同的光程差,对应同一级条纹,固称为等厚干涉。,1、2两束反射光来自同一束入射光,它们可以产生干涉。,四. 劈尖干涉(劈形膜),夹角很小的两个平面所构成的薄膜,棱边楔角,平行单色光垂直照射实心劈尖上,上、下表面的反射光将产生干涉,厚度为e 处,两相干光的光程差为,1.干涉条件,实心劈尖:n1=1,垂直入射i=0,干涉条件,劈尖上厚度相同的地方,两相干光的光程差相同,对应一定k值的明或暗条纹。,棱边处,e=0,=/2,出现暗条纹有“半波损失”,对空气劈尖:n2=1,2.讨论:,实心劈尖任意相邻明条纹对应的厚度差:,任意相邻明条纹(或暗条纹)之间的距离 b为:,在入射单色光
4、一定时,劈尖的楔角愈小,则b 愈大,干涉条纹愈疏; 愈大,则b 愈小,干涉条纹愈密。,当用白光照射时,将看到由劈尖边缘逐渐分开的彩色直条纹。,3.劈尖干涉的应用:,干涉膨胀仪:利用空气劈尖干涉原理测定样品的热膨胀系数,样品受热向上平移/2 的距离,上下表面的两反射光的光程差减小。劈尖各处的干涉条纹发生明暗明(或暗明暗)的变化。如果观察到某处干涉条纹移过了N 条,即表明劈尖的下表面平移了N/2 的距离。,测细小直径、厚度、微小变化,测表面不平度,五、牛顿环 (等厚干涉特例),空气薄层中,任一厚度e 处上下表面反射光的干涉条件:,略去e2,各级明、暗干涉条纹的半径:,随着牛顿环半径的增大,条纹变得越来越密。,e=0,两反射光的光程差 =/2,为暗斑。,检验透镜球表面质量,六、迈克耳孙干涉仪,M1,2,2,1,1,半透半反膜,光束2和1发生干涉,若M1、M2平行 等倾条纹,若M1、M2有小夹角 等厚条纹,若条纹为等厚条纹,M1平移d 时,干涉条移过N条,则有:,应用:,微小位移测量,测折射率,