半波损失和附加光程差

第十七章 光的干涉一. 选择题 1．在真空中波长为的单色光，在折射率为n 的均匀透明介质中从A 沿某一路径传播到B ，若A ，B 两点的相位差为3，则路径AB 的长度为：（ D ） A.B.C. 3D./n解： πλπϕ32==∆nd 所以 n d /5.1λ=本题答案为D 。

$2．在杨氏双缝实验中，若两缝之间的距离稍为加大，其他条件不变，则干涉条纹将 （ A ）A. 变密B. 变稀C. 不变D. 消失解：条纹间距d D x /λ=∆，所以d 增大，x ∆变小。

干涉条纹将变密。

本题答案为A。

3．在空气中做双缝干涉实验，屏幕E上的P处是明条纹。

若将缝S2盖住，并在S1、S2连线的垂直平分选择题3图面上放一平面反射镜M，其它条件不变(如图)，则此时( B )A. P处仍为明条纹>B. P处为暗条纹C. P处位于明、暗条纹之间D. 屏幕E上无干涉条纹解对于屏幕E上方的P点，从S1直接入射到屏幕E 上和从出发S1经平面反射镜M反射后再入射到屏幕上的光相位差在均比原来增，因此原来是明条纹的将变为暗条纹，而原来的暗条纹将变为明条纹。

故本题答案为B。

4．在薄膜干涉实验中，观察到反射光的等倾干涉条纹的中心是亮斑，则此时透射光的等倾干涉条纹中心是（ B ）A. 亮斑B. 暗斑C. 可能是亮斑，也可能是暗斑 D. 无法确定解：反射光和透射光的等倾干涉条纹互补。

本题答案为B 。

、5．一束波长为的单色光由空气垂直入射到折射率为n 的透明薄膜上，透明薄膜放在空气中，要使反射光得到干涉加强，则薄膜最小的厚度为 ( B )A./4 B./ (4n ) C./2 D. / (2n )6．在折射率为n=的玻璃表面上涂以折射率n =的MgF 2透明薄膜，可以减少光的反射。

当波长为的单色光垂直入射时，为了实现最小反射，此透明薄膜的最小厚度为（ C ）A. B. C. D. 解：增透膜 6.904/min ==n e λnm 本题答案为C 。

第十七章 光的干涉一. 选择题1．在真空中波长为λ的单色光，在折射率为n 的均匀透明介质中从A 沿某一路径传播到B ，若A ，B 两点的相位差为3π，则路径AB 的长度为：（ D ）A. 1.5λB. 1.5n λC. 3λD. 1.5λ/n解： πλπϕ32==∆nd 所以 n d /5.1λ=本题答案为D 。

2．在杨氏双缝实验中，若两缝之间的距离稍为加大，其他条件不变，则干涉条纹将 （ A ）A. 变密B. 变稀C. 不变D. 消失解：条纹间距d D x /λ=∆，所以d 增大，x ∆变小。

干涉条纹将变密。

本题答案为A 。

3．在空气中做双缝干涉实验，屏幕E 上的P 处是明条纹。

若将缝S 2盖住，并在S 1、S 2连线的垂直平分面上放一平面反射镜M ，其它条件不变(如图)，则此时 ( B )A. P 处仍为明条纹B. P 处为暗条纹C. P 处位于明、暗条纹之间D. 屏幕E 上无干涉条纹解 对于屏幕E 上方的P 点，从S 1直接入射到屏幕E 上和从出发S 1经平面反射镜M 反射后再入射到屏幕上的光相位差在均比原来增π，因此原来是明条纹的将变为暗条纹，而原来的暗条纹将变为明条纹。

故本题答案为B 。

4．在薄膜干涉实验中，观察到反射光的等倾干涉条纹的中心是亮斑，则此时透射光的等倾干涉条纹中心是（ B ）A. 亮斑B. 暗斑C. 可能是亮斑，也可能是暗斑D. 无法确定解：反射光和透射光的等倾干涉条纹互补。

本题答案为B 。

5．一束波长为λ 的单色光由空气垂直入射到折射率为n 的透明薄膜上，透明薄膜放在空气中，要使反射光得到干涉加强，则薄膜最小的厚度为 ( B )A. λ/4B. λ/ (4n )C. λ/2D. λ/ (2n )6．在折射率为n '=1.60的玻璃表面上涂以折射率n =1.38的MgF 2透明薄膜，可以减少光的反射。

当波长为500.0nm 的单色光垂直入射时，为了实现最小反射，此透明薄膜的最小厚度为（ C ）A. 5.0nmB. 30.0nmC. 90.6nmD. 250.0nm 选择题3图解：增透膜 6.904/min ==n e λnm本题答案为C 。

7
例3.在图示的双缝反射实验中，若用半圆筒形薄玻璃片 （折射率 n1=1.4 ）覆盖缝 S1，用同样厚度的玻璃片 （折射率 n2=1.7）覆盖缝 S2，将使屏上原来未放玻璃时 的中央明条纹所在处O变为第五级明纹。设单色光波长 =480.0nm，求玻璃片的厚度 d。 解：覆盖玻璃前
r2 r1 0
12
r
n2

2
n
L
2

nL
2

（同一波线上两点间的位相差）
3
可以证明：光通过相等的光程，所需时间相同， 位相变化也相同。 如果光线穿过多种介质时，其光程为：
n1r1 n2r2 nn rn
r1 n1
r2 n2
ri ni
rn nn
niri
i 1
n
d 2n 1a 或 d 2n 1tga
10
二、薄透镜不引起附加光程差
透镜可以改变光线的传播方向，但是在光路中 放入薄透镜不会引起附加的光程差。
F
F
波阵面
波阵面
通过光轴的光线波程最短，但在透镜中的光程长； 远离光轴的光线波程长，但在透镜中的光程短，总 的来讲，各条光线的光程都是相同的。
解:设 o 点最亮时,光线 2 在劈尖 b 中传播距离为 l1 ,则由双缝 S1 和 S2 分 别到达 o 点的光线的光 程差满足下式:

S1
S
1 2
b
o
S2
n 1l1 k
(1)
9
设 o 点由此时第一次变为最暗时,光线 2 在劈尖 b 中传 播的距离为 l2 ,则由双缝 S1 和 S2 分别到达 o 点的两光 程差满足下式： 1 c n 1l2 k (2) 2 S1 1 (2) (1)得： o S 1 n 1l2 l1 (3) 2 S2 2 b 由图可求出： n 1l1 k (1) l2 l1 dtga da (4) 由(3)和(4)得：劈尖b应向上移动的最小距离为

第十七章 光的干涉一、 选择题1.在真空中波长为λ的单色光,在折射率为n 的均匀透明介质中从A 沿某一路径传播到B ,若A ,B 两点的相位差为3π,则路径AB 的长度为:( D )A 、 1、5λB 、 1、5n λC 、 3λD 、 1、5λ/n解: πλπϕ32==∆nd 所以 n d /5.1λ= 本题答案为D 。

2.在杨氏双缝实验中,若两缝之间的距离稍为加大,其她条件不变,则干涉条纹将 ( A )A 、 变密B 、 变稀C 、 不变D 、 消失解:条纹间距d D x /λ=∆,所以d 增大,x ∆变小。

干涉条纹将变密。

本题答案为A。

3.在空气中做双缝干涉实验,屏幕E上的P处就是明条纹。

若将缝S2盖住,并在S1、S2连线的垂直平分选择题3图面上放一平面反射镜M,其它条件不变(如图),则此时( B )A、 P处仍为明条纹B、 P处为暗条纹C、 P处位于明、暗条纹之间D、屏幕E上无干涉条纹解对于屏幕E上方的P点,从S1直接入射到屏幕E上与从出发S1经平面反射镜M反射后再入射到屏幕上的光相位差在均比原来增 ,因此原来就是明条纹的将变为暗条纹,而原来的暗条纹将变为明条纹。

故本题答案为B。

4.在薄膜干涉实验中,观察到反射光的等倾干涉条纹的中心就是亮斑,则此时透射光的等倾干涉条纹中心就是( B )A、亮斑B、暗斑C、可能就是亮斑,也可能就是暗斑 D 、 无法确定解:反射光与透射光的等倾干涉条纹互补。

本题答案为B 。

5.一束波长为λ的单色光由空气垂直入射到折射率为n 的透明薄膜上,透明薄膜放在空气中,要使反射光得到干涉加强,则薄膜最小的厚度为 ( B )A 、 λ/4B 、 λ/ (4n )C 、 λ/2D 、 λ/ (2n )6.在折射率为n '=1、60的玻璃表面上涂以折射率n =1、38的MgF 2透明薄膜,可以减少光的反射。

当波长为500、0nm 的单色光垂直入射时,为了实现最小反射,此透明薄膜的最小厚度为( C )A 、 5、0nmB 、 30、0nmC 、 90、6nmD 、 250、0nm解:增透膜 6.904/min ==n e λnm本题答案为C 。

光从波疏媒质到波密媒质表面上反射时产生半波损失的原因2008-07-02 16:33光从波疏媒质到波密媒质表面上反射时产生半波损失的原因何万勇（楚雄师范学院物理与电子科学系云南 675000）摘要：本文介绍什么是半波损失，并用电磁场理论中的菲涅耳公式予以解释。

最后得出光从波疏媒质到波密媒质表面上反射时产生半波损失的原因是，反射光相对于入射光产生了π的相位突变。

关键词：半波损失菲涅耳公式光波波疏媒介波密媒介相位中图分类号： 043 文献标识码：文章编号：引言：当光从波疏媒质到波密媒质表面上反射时将会产生波损失，那到底什么是半波损失呢？所谓“半波损失"，就是当光从折射率小的光疏介质射向折射率大的光密介质时，在入射点，反射光相对于入射光有相位突变π，即在入射点反射光与入射光的相位差为π，由于相位差π与光程差λ\２相对应，它相当于反射光多走了半个波长λ\２的光程，故这种相位突变π的现象叫做半波损失。

半波损失仅存在于当光从光疏介质射向光密介质时的反射光中，折射光没有半波损失。

当光从光密介质射向光疏介质时，反射光也没有半波损失。

“半波损失”现象可以由电磁场理论中的菲涅耳公式予以解释。

光波是频率范围很窄（400nm～700nm）的电磁波。

在光波的电矢量E→和磁矢量H→中，能够引起人眼视觉作用和光学仪器感光作用的主要是电矢量E→，所以把光波中的电矢量E→叫做光矢量。

电磁波（光波）通过不同介质的分界面时会发生反射和折射。

根据麦克斯韦的电磁场理论，在分界面处，入射波、反射波、折射波的振幅矢量E→１、E`→１、E→２沿垂直于入射面的分量和沿平行于入射面的分量之间的关系满足菲涅耳公式：由文献[1]可知，菲涅耳公式为公式(1)~公式(4)：E`s1/Es1=-sin(i-r)/sin(i+r) (1)E`p1/Ep1=tg(i-r)/tg(i+r) (2)Es2/Es1=2sin(r)cos(i)/sin(i+r) (3)Ep2/Ep1=2sin(r)cos(i)/[sin(i+r)cos(i-r)] (4)设Es1与Ep1的合矢量为E1；E`s1与E`p1的合矢量为E`1。

半波损失
什么是半波损失（What） 为什么会出现半波损失（Why） 出现了半波损失怎么办（How）
What
定义：当波动（含光波）从波疏介质向波密介质正入射或
者掠入பைடு நூலகம்时，反射光与入射光相比有π的相位跃变（或等效
于半个波长）的现象。
说明：
1、透射波动总无半波损失； 2、波动如果是从波密介质到波疏介质入射，无半波损失； 3、如果入射角不是接近于0°或90 ° ，实际情况复杂，应 由菲涅尔公式表征。但大学物理中如有出现，亦不区分入 射角情况。
Why
半波损失出现与否，由边界条件决定。从本质上说，
是能量守恒和动量守恒的必然要求。
1、机械波 如果反射点为固定端，相当于波阻无限大，波动无法进 入第二介质传播，即第二介质为波密介质。 由于反射点固定，必然要求入射波和反射波在该反射点 相位相反，相当于波程的半个波长。
2、光波 两次反射波表象光程差：
n1 n2 n1
h
L 2n2 h
如果ΔL=(k+1/2)λ，或者说反
射光干涉相消。
而：两次透射波表象光程差亦是，即也是ΔL干涉干涉相消， 明显不符合能量守恒条件。 当其中有个出现半波损失时，恰好符合。
How
1、总光程差等于表象光程差加上附加光程差。
Δ= Δ0+ Δ’
考虑到最后实际对干涉起决定作用的是相位差和余弦函数 的周期性，整个干涉光路出现奇数次半波损失时，附加光 程差取±λ/2 ，而偶数次时取零。 2、附加光程差不等于零时，对条纹的影响仅仅是“颠倒黑 白”，而不会改变条纹的形状、间距、对比度等性质。

的波长、测出微小的角度，在工程技术中 常来测定细丝的直径、薄片的厚度等等。
薄膜干涉应用 2
增透膜
一、为什么在光学镜头上涂一层透明薄膜来增加透射度呢?
现代光学装置，如摄影机、电影放映机的镜头、潜 水艇的潜望镜等，都是由 许多光学元件棗透镜、棱 镜等组成的．进入这些装置的光，在每一个镜面上 都有一部分光 被反射，因此只有10～20％的入射光 通过装置，所成的像既暗又不清晰．计算表明，如 果一个装置中包含有六个透镜，那么将有50％的光 被反射．若在镜面上涂上一层透明薄膜，即增透膜， 就大大减少了光的反射损失，增强光的透射强度， 从而提高成像质量
3 .测量牛顿环的直径使干涉圆环中心在视场中央，仔 细观察干涉条纹的特点。
4 .读数显微镜的读数方法
主尺的分度值为1mm，测微鼓轮共有100个刻度，其份度值为 0.01mm，可估读到0.001mm。
主尺 15mm
最后读数为：15.506mm
测微鼓轮 0.506mm
注意事项
1.在测量时，读数显微镜的测微鼓轮应沿一个方向转动，中途 不可倒转。
2.环数不可数错，在数的过程中发现环数有变化时，必须重测。 3.测量中，应保持桌面稳定，不受振动，不得触动牛顿环装置， 否则重测。
等厚干涉：当光线垂直入射于薄膜的表面时，干涉的 公式简化为：
2n2d
2
k
(2k
1)
2
k=1,2,3…… 干涉加强 k=1,2,3…… 干涉减弱
例1、空气中的肥皂泡厚度320nm,介质的折射率n=1.33。 从正上方看哪个波长的光可以呈现出极大？
其原因是透镜不平板玱璃接触时由亍接触压力引起形变使接触处为一圆面而圆面的中心徆难定准因此r镜面上可能有灰尘等存在而引起一个附加厚度从而形成附加的光程差这样绝对级数也丌易定准

再论光波的半波损失作者：曹冬梅来源：《科学与财富》2011年第12期[摘要] 半波损失是大学物理中的重点和难点问题。

本文根据半波损失定义明确了其产生条件，重申了半波损失和附加光程差的区别与联系，最后结合薄膜干涉实例对附加光程差表达式作了针对性的分析。

[关键词] 半波损失薄膜干涉附加光程差引言半波损失问题是很久以来人们一直关注的问题，大量的文献从不同的角度对半波损失问题进行了探讨［1-3］。

由姚启钧原著的光学教材在提到半波损失对等倾干涉和等厚干涉反射光光程差的影响时，认为只要薄膜处于同一介质中，必然有额外光程差，我们在此取负号。

然而在等厚干涉一节的例1.2中却把附加光程差一项取为正号［4］。

在前一部分教材中“规定”附加光程差项取负号，而在例题运算中却取正号，附加光程差一项取正号和负号时有区别吗? 附加光程差与半波损失之间又有怎样的联系？1.半波损失半波损失，就是光在正入射或掠入射的情况下，从光疏（折射率相对小的）介质射向光密（折射率相对大的）介质被反射时，产生相位π的突变，相当于损失半个波长的光程，称为半波损失［5］。

当光从光疏介质射向光密介质，在垂直入射和掠入射时反射光有半波损失现象，我们可以由电磁场理论中的菲涅耳公式予以解释［4］。

当n1＜n2时，无论一束光是垂直入射还是掠入射，在介质界面附近反射光矢量的振动方向都与入射光矢量的振动方向相反，都将出现光矢量在同一点相位突变的情形，即有半波损失发生。

那么对于斜入射，反射光矢量的垂直分量与入射光矢量的垂直分量的振动方向始终相反，但是，平行分量的方向之间却成一定的角度，此时比较它们的相位是没有绝对意义的。

故一般描述为“光从光疏介质入射到光密介质反射时具有半波损失”，这样很容易理解为：不管入射角为多少，只要光从光疏介质入射到光密介质,反射光矢量与入射光矢量就有相位突变π,相当于反射时产生了半波损失，似乎半波损失产生条件与入射角无关。

事实上半波损失的产生，不仅取决于界面两侧介质的折射率，还取决于入射角的大小［6］。

第十七章 光的干涉一. 选择题1．在真空中波长为λ的单色光，在折射率为n 的均匀透明介质中从A 沿某一路径传播到B ，若A ，B 两点的相位差为3π，则路径AB 的长度为：（ D ）A. 1.5λB. 1.5n λC. 3λD. 1.5λ/n解： πλπϕ32==∆nd 所以 n d /5.1λ=本题答案为D 。

2．在杨氏双缝实验中，若两缝之间的距离稍为加大，其他条件不变，则干涉条纹将 （ A ）A. 变密B. 变稀C. 不变D. 消失解：条纹间距d D x /λ=∆，所以d 增大，x ∆变小。

干涉条纹将变密。

本题答案为A 。

3．在空气中做双缝干涉实验，屏幕E 上的P 处是明条纹。

若将缝S 2盖住，并在S 1、S 2连线的垂直平分面上放一平面反射镜M ，其它条件不变(如图)，则此时 ( B )A. P 处仍为明条纹B. P 处为暗条纹C. P 处位于明、暗条纹之间D. 屏幕E 上无干涉条纹解 对于屏幕E 上方的P 点，从S 1直接入射到屏幕E 上和从出发S 1经平面反射镜M 反射后再入射到屏幕上的光相位差在均比原来增π，因此原来是明条纹的将变为暗条纹，而原来的暗条纹将变为明条纹。

故本题答案为B 。

4．在薄膜干涉实验中，观察到反射光的等倾干涉条纹的中心是亮斑，则此时透射光的等倾干涉条纹中心是（ B ）A. 亮斑B. 暗斑C. 可能是亮斑，也可能是暗斑D. 无法确定解：反射光和透射光的等倾干涉条纹互补。

本题答案为B 。

5．一束波长为λ 的单色光由空气垂直入射到折射率为n 的透明薄膜上，透明薄膜放在空气中，要使反射光得到干涉加强，则薄膜最小的厚度为 ( B )A. λ/4B. λ/ (4n )C. λ/2D. λ/ (2n )6．在折射率为n '=1.60的玻璃表面上涂以折射率n =1.38的MgF 2透明薄膜，可以减少光的反射。

当波长为500.0nm 的单色光垂直入射时，为了实现最小反射，此透明薄膜的最小厚度为（ C ）A. 5.0nmB. 30.0nmC. 90.6nmD. 250.0nm选择题3图解：增透膜 6.904/min ==n e λnm本题答案为C 。

s in 1
0.61
R
1.22
D
艾里斑的线半径为： l 1.22 f
D
第二章 光的衍射
任何具有空间周期性的衍射屏都可以叫衍射光栅。
I
p
Ap2
s in 2 u2
u
sin2 N(d sin
sin2(d sin )
)
I0
s in 2 u2
u
sin2 Nv sin2 v
第二章 光的衍射
光栅衍射的强度分布 I / I0
B
r s
第三章 几何光学基本原理
近轴光线条件下球面反射的物像公式
1 1 2 s s r
对于r一定的球面，只有一个s
P
和给定的s对应，此时存在确定的像点。
这个像点是一个理想的像点，称为高
斯像点。s称为物距， 称s为 像距
1 1 1 s s f
C P O
这个联系物距和像距的公式称为球面反射物像公式。
人眼的分辨本领是描述人眼刚刚能区分非常靠近的两个物点的能 力的物理量。
瞳孔的分辨极限角为
U0
0.610
R
0.610
555 10 7 cm 0.1cm
3.4 10 4 rad
1
望远镜物镜的分辨极限常以物镜焦平面上刚刚能够分辨开的两个 象点之间的直线距离来表示，这极限值为
y
f 1
1.220
d
/ f
显微镜是用以观察在其物镜第一焦点附近（靠外）的物体的光学
系统。物体经物镜折射后在中间像面上所产生的艾里斑与平行光束 衍射时有几乎同样大小的角半径。
y 0.610
n sin u
第四章 光学仪器的基本原理

(n − 1)e = − kλ
所以 k = − (n − 1)e λ = −6.96 ≈ −7 级明纹处. 零级明纹移到原第 7 级明纹处
7
在图示的双缝反射实验中， 例3.在图示的双缝反射实验中，若用半圆筒形薄玻璃片 在图示的双缝反射实验中 （折射率 n1=1.4 ）覆盖缝 S1，用同样厚度的玻璃片 （折射率 n2=1.7）覆盖缝 S2，将使屏上原来未放玻璃时 ） 的中央明条纹所在处O变为第五级明纹 变为第五级明纹。 的中央明条纹所在处 变为第五级明纹。设单色光波长 λ =480.0nm，求玻璃片的厚度 d。 ， 。 解：覆盖玻璃前 覆盖玻璃后
d = λ [2(n − 1)α ] 或 d = λ [2(n − 1)tgα ]
10
二、薄透镜不引起附加光程差
透镜可以改变光线的传播方向， 透镜可以改变光线的传播方向，但是在光路中 放入薄透镜不会引起附加的光程差。 放入薄透镜不会引起附加的光程差。
F F
波阵面
波阵面
通过光轴的光线波程最短，但在透镜中的光程长； 通过光轴的光线波程最短，但在透镜中的光程长； 远离光轴的光线波程长，但在透镜中的光程短， 远离光轴的光线波程长，但在透镜中的光程短，总 的来讲，各条光线的光程都是相同的。 的来讲，各条光线的光程都是相同的。
光程与光程差 半 程∆ 光程 光源的频率不变，光在传播过程中频率保持不变。 光源的频率不变，光在传播过程中频率保持不变。 在真空中光的波长为 λ，光速为 C，进入折射率 ， 的介质中后， 则有： 为 n 的介质中后，波长λn , 光速为 v ,则有： 则有
8
如图所示,用波长为 例4.如图所示 用波长为 λ 的单色光照射双缝干 如图所示 涉实验装置,并将一折射率为 、 涉实验装置 并将一折射率为 n、劈角为 α （α 很小） 很小）的透明劈尖 b 插入光线 2 中.设缝光源 S 设缝光源 在中垂线上.问 和屏 c 上的 o 点都在双缝 S1 和 S2 在中垂线上 问 要使 o 点的光强由最亮变为最暗,劈尖 b 至少应 点的光强由最亮变为最暗 劈尖 只遮住S 向上移动多大距离 d ( 只遮住 2 ) ? c S1 λ

第4章光的电磁理论1由“玻片堆”产生线偏振光的原理是什么？答：采用“玻片堆”可以从自然光获得偏振光。

其工作原理是：“玻片堆”是由一组平行平面玻璃片叠在一起构成的，当自然光以布儒斯特角(B)入射并通过“玻片堆”时，因透过“玻片堆”的折射光连续不断地以布儒斯特角入射和折射，每通过一次界面，都会从入射光中反射掉一部分振动方向垂直于入射面的分量，当界面足够多时，最后使通过“玻片堆”的透射光接近为一个振动方向平行于入射面的线偏振光。

2解释“半波损失”和“附加光程差”。

答：半波损失是光在界面反射时，在入射点处反射光相对于入射光的相位突变，对应的光程为半个波长。

附加光程差是光在两界面分别反射时，由于两界面的物理性质不同（一界面为光密到光疏，而另一界面为光疏到光密；或相相反的情形）使两光的反射系数反号，在两反射光中引入的附加相位突变，对应的附加光程差也为半个波长。

第5章光的干涉1相干叠加与非相干叠加的区别和联系？区别：非相干叠加（叠加区域内各点的总光强是各光波光强的直接相加）；相干叠加（叠加区域内各点的总光强不是各光波光强的直接相加，有强弱分布）。

联系：相干叠加与非相干叠加都满足波叠加原理。

2利用普通光源获得相干光束的方法答：可分为两大类:分波阵面法由同一波面分出两部分或多部分子波，然后再使这些子波叠加产生干涉。

（杨氏双缝干涉是一种典型的分波阵面干涉。

）分振幅法：1）利用薄膜的上、下表面反射和透射，将一束光的振幅分成两部分或多部分，再将这些波束相遇叠加产生干涉。

（薄膜干涉、迈克耳逊干涉仪和多光束干涉仪都利用了分振幅干涉。

）2）利用晶体的双折射将一束线偏振光分为两束正交的偏振光，经过不同的相移后叠加(在同一方向的分量叠加)产生干涉(分振动面干涉)。

3常见的分波面双光束干涉实验有哪些？其共同点是什么？1）杨氏双缝实验2）菲涅耳双棱镜实验:d=2l(n-1)3）菲涅耳双面镜实验:d=2l4）洛挨镜实验:d=2a（有半波损失）共同点：1）在整个光波叠加区内都有干涉条纹，这种干涉称为非定域干涉；2）在这些干涉装臵中，为得到清晰的干涉条纹，都要限制光束的狭缝或小孔，因而干涉条纹的强度很弱，以致于在实际上难以应用。

rj = Rjλ
rj = (2 j +1) Rλ 2
……明 明 ……暗 暗
∆h = ∆j
sin 2
2
：（等厚或等倾 （4）迈氏干涉仪：（等厚或等倾） ）迈氏干涉仪：（等厚或等倾） （5）等幅多光束干涉光强分布： ）等幅多光束干涉光强分布：
λ
2
I = A0
1 N∆ϕ 2 1 sin 2 ∆ϕ 2
D
例题： ．在杨氏实验装置中（如图） 例题： 1．在杨氏实验装置中（如图）
δ = 2 n 2 d = k λ , k = 1 ,2 ,3 ⋯
∴
λ = 2n2 d / k
故反射中只有可见光 的红光产生相长干涉. 的红光产生相长干涉
(2) 对于透射光，相长条件为： 对于透射光，相长条件为：
δ = 2n2d＋
λ
2
(3) 由反射相消干涉条件为 ：
= k λ , k = 1 , 2 ,3 ⋯
2 2
λ
2
= jλ
2d0n2 cos i2 −
λ
2
= jλ
……明 明
λ
2
2d0 n2 − n1 sin 2 i1 −
λ
2
= (2 j +1)
2d0n2 cos i2 −
λ
2
= (2 j +1)
λ
2
……暗 暗
条纹特点： 条纹特点： 明暗相间的同心圆环的，级次里高外低；分布里疏外密， 明暗相间的同心圆环的，级次里高外低；分布里疏外密， 白光入射，同一级条纹里红外紫；条纹可见度不受光源宽 白光入射，同一级条纹里红外紫； 度的影响。 度的影响。 ：（尖劈 （2）等厚：（尖劈、α很小） ）等厚：（尖劈、 很小）

1 1 1 50 rkmax ( kmax ) R OA kmax 5 2 400 5 10 2 kmax 50
故在半径为 OA 的范围内可观察到的明环 数目为50个。
一牛顿环干涉装臵各部分折射率如图所示。试大 致画出反射光的干涉条纹的分布。
解: 由于 透镜和下面平玻璃 间形成的薄膜的厚度变化左半 与右半相同，而且折射率同为 1.62 ，所以形成的圆环的半径 相同。 只是由于左半光在薄膜 上下反射时均有相位跃变π， 所以半圆心明亮；
D
1
n1
i
2n2 e

n2 n1
A B
C
2
2
2 2e n2 n12 sin 2 i 与反射光形成互补（？） 相长 相消 反射光干涉 时，透射光相互 相消 相长
（一）等倾干涉(ki) e一定，i同则δ同，对应同一级条纹，i δ k.
< >
e
4
加不加，看条件
对透射光 3 、 4 ：
e 2 , 5 3 e 3
2n2
例：在制做珠宝时，为了使人造水晶 ( n =1.5 ) 具有强反射本领，就在其表面镀上一层一氧化硅 ( n =2.0 ) 。要使波长为560 nm 的光强烈反射，这 镀层至少应多厚？ 解：由于在一氧化硅-空气界面反射时有相位跃变π
，所以反射光加强的条件是:
2n2e
k , k 1,2相长
( 2k 1)

2
, k 0,1 相消
又：有且仅有λ1= 5000Å和λ2= 7000 Å的光干涉相 消，可设它们相消的级次分别为k级和（ k-1）级。 ∴
2k 1 2 7 k3 2 2 2k 1 1 5 2n2 e [2( k 1) 1] 2

第十七章 光的干涉一. 选择题1．在真空中波长为λ的单色光，在折射率为n 的均匀透明介质中从A 沿某一路径传播到B ，若A ，B 两点的相位差为3π，则路径AB 的长度为：（ D ）A. 1.5λB. 1.5n λC. 3λD. 1.5λ/n解： πλπϕ32==∆nd 所以 n d /5.1λ=本题答案为D 。

2．在杨氏双缝实验中，若两缝之间的距离稍为加大，其他条件不变，则干涉条纹将 （ A ）A. 变密B. 变稀C. 不变D. 消失解：条纹间距d D x /λ=∆，所以d 增大，x ∆变小。

干涉条纹将变密。

本题答案为A 。

3．在空气中做双缝干涉实验，屏幕E 上的P 处是明条纹。

若将缝S 2盖住，并在S 1、S 2连线的垂直平分面上放一平面反射镜M ，其它条件不变(如图)，则此时( B )A. P 处仍为明条纹B. P 处为暗条纹选择题3图C. P 处位于明、暗条纹之间D. 屏幕E 上无干涉条纹解 对于屏幕E 上方的P 点，从S 1直接入射到屏幕E 上和从出发S 1经平面反射镜M 反射后再入射到屏幕上的光相位差在均比原来增π，因此原来是明条纹的将变为暗条纹，而原来的暗条纹将变为明条纹。

故本题答案为B 。

4．在薄膜干涉实验中，观察到反射光的等倾干涉条纹的中心是亮斑，则此时透射光的等倾干涉条纹中心是（ B ）A. 亮斑B. 暗斑C. 可能是亮斑，也可能是暗斑D. 无法确定解：反射光和透射光的等倾干涉条纹互补。

本题答案为B 。

5．一束波长为λ的单色光由空气垂直入射到折射率为n 的透明薄膜上，透明薄膜放在空气中，要使反射光得到干涉加强，则薄膜最小的厚度为 ( B )A. λ/4B. λ/ (4n )C. λ/2D. λ/ (2n )6．在折射率为n '=1.60的玻璃表面上涂以折射率n =1.38的MgF 2透明薄膜，可以减少光的反射。

当波长为500.0nm 的单色光垂直入射时，为了实现最小反射，此透明薄膜的最小厚度为（ C ）A. 5.0nmB. 30.0nmC. 90.6nmD. 250.0nm解：增透膜 6.904/min ==n e λnm本题答案为C 。

关于薄膜干涉中额外光程差的讨论吕嫣;林榕;刘凤山【摘要】In this paper, the additional optical path difference between two reflected light in film interference is discussed First, a clear interpretation of the concept of "half wave loss" is given. The condition of half wave loss, that the incident light must be nearly grazing or normal, is emphasized. Then the additional optical path difference between two reflected light, for all cases in thin film interference is discussed. The first case is when the film with refractive index n2 is posted in the medium with refractive index n2. There are two situations in this case. One is when n1 ＞n2, the other is when n1＜n2. The second case is when the refractive indexes of the three media change in order. There are four situations in this case, i. e. n1 ＞n2 ＞n3 ,n1＜n2＜n3, n1＞n2＜n3 and n1＜n2 ＞n3 respectively. In each situation the existence of additional optical path difference is discussed and the reasonable values of the incident angle are given. Furthermore the errors in some literatures are pointed out Different from the conclusions given by some textbooks, there will also be an additional optical path difference between two reflected light when the refractive indexes change in order, while there exists the exception of no half wave loss when two interfaces have opposite properties.%就薄膜干涉中两反射光间的额外光程差问题展开论述.首先给出半波损失的概念,强调入射光在掠入射或正入射两种情况下,反射光才可产生半波损失.其次讨论薄膜干涉中各种情况下反射光间的额外光程差.第1种情况是折射率为n2的薄膜处于折射率为n1的介质中,可分为n1＞n2和n1＜n22种情况.第2种情况是薄膜上下表面以外介质折射率不同,又可分为n1＞n2＞n3,n1＜n2 ＜n3,n1＞n2＜n3及n1＜n2＞n34种情况.分别讨论了反射光间是否存在额外光程差,并且对入射角的范围作了说明,同时更正了部分文献的错误.与某些教科书给出的结论不同,当媒质的折射率逐次变化时,也会存在一个额外光程差,但不是λ/2；而当薄膜上下表面物理性质相反时,也有额外光程差不为λ/2的特例.【期刊名称】《沈阳师范大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2012(030)004【总页数】3页(P486-488)【关键词】薄膜干涉;额外光程差;半波损失;菲涅耳公式【作者】吕嫣;林榕;刘凤山【作者单位】沈阳师范大学物理科学与技术学院,沈阳 110034;沈阳师范大学物理科学与技术学院,沈阳 110034;沈阳师范大学物理科学与技术学院,沈阳 110034【正文语种】中文【中图分类】O436.10 引言薄膜干涉是光学教学中的重点内容，其干涉条纹分布取决于两反射（或透射）相干光束的光程差。

编号 2012021241毕业设计（ 16 届本科）设计题目：薄膜干涉中额外光程差的问题学院：电气工程学院专业：物理学班级： 12级物理学本科（2）班作者姓名：赵志斌指导教师：付文羽职称：教授完成日期： 2014 年 5 月 3 日目录诚信声明 (1)薄膜干涉中的额外光程差问题 (2)1 引言 (2)2 半波损失的概念及产生条件 (2)3 额外光程与介质的关系 (3)3.1 薄膜处于同一介质中 (3)3.2 薄膜处于不同介质中 (3)4 牛顿环的明环半径公式 (3)5 额外光程差取值同于不同的区别 (4)6 结论 (5)致谢 (5)诚信声明本人郑重声明：所呈交的本科毕业论文，是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议，除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。

作者签名：二O一年月日薄膜干涉中的额外光程差问题赵志斌（陇东学院电气工程学院，甘肃庆阳745000）摘要：就薄膜干涉中两反射光间的额外光程差问题展开论述。

给出了半波损失的概念。

并且将薄膜干涉中计算光程时，半波损失发生在膜上表面反射与发生在膜下表面的反射，额外光程差取值的相同与否加以说明。

关键词：额外光程差；半波损失；薄膜干涉；Additional optical path difference problem in thin film interferenceZhao Zhi-bin(Electrical Engineering College, Longdong University, Qingyang 745000, Gansu,)Abstract：On film interference in the additional optical path difference between the two reflected light problem. The concept of half wave is given. And the thin film interference to calculate the optical path, the half wave loss on the membrane surface reflection and happen under the membrane surface reflection, additional optical path difference values of the sameor not.Key words: additional optical path difference; Half wave loss; Thin-film interference;1 引言满足相干条件的两列波在空间相遇时会发生干涉，其强度分布主要取决于光程差，光程差每改变半个波长，就可使波长发生很大的变化。