21.1 光的干涉
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高中物理光的干涉知识点总结
光的干涉是光学中的一个重要概念,涉及到干涉现象的原理、种类、特征和应用等方面。
以下是高中物理光的干涉知识点总结:
1. 光的干涉原理
干涉原理是指两个或多个相干光源发出的光在某些情况下会发
生干涉现象。
干涉现象是由光的相干性引起的,当两个或多个光源发出的光相互接近时,它们就会干涉在一起,形成干涉条纹。
2. 干涉条纹的种类
干涉条纹的种类有:干涉衍射条纹、干涉屏散条纹、干涉筛法条纹、干涉干涉条纹等。
其中,干涉衍射条纹是最为普遍的干涉条纹类型,它是由于干涉仪本身的结构所引起的。
3. 干涉仪
干涉仪是一种利用干涉原理进行实验的工具,常见的干涉仪有干涉仪、单色干涉仪、干涉显微镜等。
干涉仪可以用来测量光的波长、频率、相位等参数,从而实现对光的深入探究。
4. 干涉条纹的特征
干涉条纹的特征包括:
- 干涉条纹具有重复性:相同频率的光在一起会产生干涉条纹,
不同频率的光在一起也会产生干涉条纹,条纹的频率会重复。
- 干涉条纹具有干涉斑:当光源不同的时候,产生的干涉斑大小
不同,干涉条纹的形态也不同。
- 干涉条纹具有随机性:干涉条纹的形态和位置取决于光源的位
置和时间。
5. 干涉的应用
干涉现象在科学研究和实际应用中有着广泛的应用,例如: - 利用干涉现象测量光的频率和波长
- 利用干涉现象分析光的干涉和衍射现象
- 利用干涉现象制作光纤通信和光学传感器等。
《光的干涉》讲义在我们的日常生活中,光无处不在。
从照亮我们房间的灯光,到大自然中美丽的彩虹,光以其多样的形式展现着它的魅力。
而在光学的世界里,有一个重要的现象——光的干涉,它不仅为我们揭示了光的本质,还在许多领域有着广泛的应用。
一、光的本质要理解光的干涉,首先我们得了解一下光到底是什么。
在很长一段时间里,关于光的本质存在着两种不同的观点,即粒子说和波动说。
粒子说认为光是由一个个微小的粒子组成的,这些粒子像子弹一样直线传播。
而波动说则主张光是以波的形式传播的。
经过一系列的实验和研究,现代物理学证明,光具有波粒二象性,也就是说,在某些情况下,光表现出粒子的特性;而在另一些情况下,又表现出波动的特性。
对于光的干涉现象,我们更多地是从光的波动性来进行理解和解释。
二、光的干涉现象当两列或多列光波在空间相遇时,它们会相互叠加,从而在某些区域光的强度增强,而在另一些区域光的强度减弱,这种现象就被称为光的干涉。
最常见的光的干涉现象就是杨氏双缝干涉实验。
在这个实验中,一束光通过两个相距很近的狭缝,在后面的屏幕上会出现明暗相间的条纹。
亮条纹的地方,是两列光波到达时相互加强的结果;暗条纹的地方,则是两列光波到达时相互削弱的结果。
还有一种常见的干涉现象是薄膜干涉。
比如,我们在阳光下看到肥皂泡或者水面上的油膜呈现出五彩斑斓的颜色,这就是薄膜干涉的结果。
薄膜的上下表面反射的光波相互叠加,由于薄膜的厚度不均匀,不同位置的光程差不同,导致了不同颜色的光在某些位置相互加强,某些位置相互削弱,从而呈现出各种颜色。
三、光的干涉条件并不是任意两列光波相遇都会发生干涉现象,而是需要满足一定的条件。
首先,两列光波的频率必须相同。
这是因为只有频率相同的光波,在相遇时才能保持稳定的相位差,从而产生干涉现象。
其次,两列光波的振动方向要相同或者至少有相同的分量。
如果两列光波的振动方向完全垂直,那么它们就无法相互叠加,也就不会发生干涉。
最后,两列光波的相位差要保持恒定。
《光的干涉》知识清单一、光的干涉现象当两列或多列光波在空间相遇时,它们会相互叠加,在某些区域形成加强的光强,而在另一些区域形成减弱的光强,这种现象就被称为光的干涉。
光的干涉现象是光具有波动性的重要证据之一。
比如,在杨氏双缝干涉实验中,我们能清晰地观察到明暗相间的条纹,这就是光的干涉所产生的结果。
二、产生光的干涉的条件要产生光的干涉现象,需要满足以下几个条件:1、两列光波的频率必须相同。
这是因为只有频率相同的光,它们的振动情况才能够保持稳定的相位差,从而实现稳定的干涉。
2、两列光波的振动方向必须相同。
如果两列光的振动方向相互垂直,那么它们在叠加时无法形成有效的干涉。
3、两列光波的相位差必须保持恒定。
这意味着在传播过程中,两列光波的相位关系不能随时间发生无规则的变化。
三、光的干涉的分类光的干涉可以分为分波面干涉和分振幅干涉两大类。
1、分波面干涉典型的分波面干涉实验就是杨氏双缝干涉实验。
通过在光源前方放置一个有两个狭缝的挡板,同一光源发出的光通过这两个狭缝后,就形成了两列频率相同、振动方向相同且相位差恒定的相干光,在屏幕上产生干涉条纹。
2、分振幅干涉分振幅干涉的常见例子是薄膜干涉。
比如,肥皂泡表面或者油膜在阳光下呈现出五彩斑斓的颜色,就是由于薄膜上下表面反射的光发生干涉导致的。
四、杨氏双缝干涉实验1、实验装置杨氏双缝干涉实验的装置主要由光源、单缝、双缝和光屏组成。
光源发出的光经过单缝形成一束线光源,再通过双缝形成两束相干光,最终在光屏上产生干涉条纹。
2、条纹特点光屏上呈现出明暗相间的等间距条纹。
其中,中央为亮条纹,两侧对称分布着明暗相间的条纹。
3、条纹间距公式相邻两条亮条纹或暗条纹之间的间距Δx 与光波波长λ、双缝间距 d 以及双缝到光屏的距离 L 有关,其公式为:Δx =λL / d 。
通过这个公式,我们可以知道,当波长λ 越大、双缝间距 d 越小、双缝到光屏的距离 L 越大时,条纹间距就越大。
五、薄膜干涉1、原理薄膜干涉是利用薄膜的上、下表面反射的光发生干涉而形成的。
《光的干涉》讲义在我们生活的这个奇妙世界里,光无处不在。
从照亮我们前行道路的路灯,到让我们欣赏到美丽色彩的彩虹,光以其独特的方式展现着它的魅力。
而在光学的众多现象中,光的干涉是一个非常重要且有趣的现象。
那么,什么是光的干涉呢?简单来说,光的干涉是指两束或多束光在相遇时相互叠加,导致某些区域的光强度增强,而某些区域的光强度减弱的现象。
这种现象就好像两列水波相遇时会发生的情况一样。
要理解光的干涉,首先我们得了解一下光的本质。
在很长一段时间里,人们对于光的本质存在着不同的看法。
一种观点认为光是一种粒子,而另一种观点则认为光是一种波。
经过大量的实验和研究,现在我们知道光具有波粒二象性,在某些情况下表现出粒子的特性,而在另一些情况下则表现出波的特性。
而光的干涉现象,正是光的波动性的有力证明。
光的干涉现象可以通过一些经典的实验来观察。
其中最著名的实验之一就是杨氏双缝干涉实验。
在这个实验中,一束光通过一个有两条狭缝的挡板,然后在后面的屏幕上形成了一系列明暗相间的条纹。
这些条纹的出现,正是因为从两条狭缝出来的光发生了干涉。
我们来具体分析一下这个实验。
假设从两条狭缝出来的光的波长相同、频率相同、相位相同,那么当它们在屏幕上相遇时,如果两束光的波峰与波峰相遇,或者波谷与波谷相遇,就会发生相长干涉,使得光的强度增强,从而在屏幕上形成亮条纹;而如果一束光的波峰与另一束光的波谷相遇,就会发生相消干涉,使得光的强度减弱,从而在屏幕上形成暗条纹。
光的干涉在实际生活中有着广泛的应用。
比如说,在光学精密测量中,利用干涉原理可以精确地测量长度、厚度等物理量。
例如,迈克尔逊干涉仪就是一种基于光的干涉原理的精密测量仪器,它可以用来测量微小的长度变化。
在薄膜干涉方面,我们也能经常观察到光的干涉现象。
比如,当我们对着肥皂泡或者油膜表面观察时,常常能看到五彩斑斓的颜色。
这是因为薄膜的上下表面反射的光发生了干涉,不同波长的光在不同的厚度处发生相长干涉或相消干涉,从而使得我们看到了不同的颜色。
《光的干涉》讲义在我们的日常生活中,光无处不在,它照亮了我们的世界,让我们能够看到周围的一切。
然而,光的奥秘远不止我们所看到的那么简单。
其中,光的干涉现象就是一个令人着迷的领域。
什么是光的干涉呢?简单来说,就是两列或多列光波在空间相遇时相互叠加,在某些区域始终加强,在另一些区域则始终减弱,从而形成稳定的强弱分布的现象。
要理解光的干涉,我们首先得了解一下光的本质。
在很长一段时间里,人们对于光的本质存在着争论。
直到近代,科学家们逐渐认识到光具有波粒二象性。
在光的干涉现象中,我们主要考虑光的波动性。
光的干涉有两种常见的类型,分别是双缝干涉和薄膜干涉。
先来说说双缝干涉。
托马斯·杨在 1801 年进行了著名的双缝干涉实验。
实验装置很简单,就是在一块遮光板上开两条相距很近的狭缝,然后让一束单色光通过这两条狭缝,在后面的屏幕上就会出现明暗相间的条纹。
为什么会出现这样的条纹呢?这是因为从两条狭缝出来的光就像是两个波源,它们发出的光波在空间相遇并叠加。
当两列光波的波峰与波峰相遇,或者波谷与波谷相遇时,就会相互加强,形成亮条纹;而当波峰与波谷相遇时,就会相互抵消,形成暗条纹。
通过双缝干涉实验,我们可以得出一些重要的结论。
比如,相邻两个亮条纹或暗条纹之间的距离与光的波长、双缝之间的距离以及双缝到屏幕的距离都有关系。
这为我们测量光的波长提供了一种有效的方法。
接下来再谈谈薄膜干涉。
生活中我们常见的肥皂泡、水面上的油膜在阳光的照射下会呈现出五彩斑斓的颜色,这就是薄膜干涉的现象。
薄膜干涉的原理是由于薄膜的上下表面反射的光波相互叠加而产生的。
当一束光照射到薄膜上时,一部分光会在薄膜的上表面反射,另一部分光会穿过薄膜,在下表面反射后再穿出薄膜。
这两束反射光的光程差会随着薄膜的厚度和入射光的角度而变化。
当光程差恰好为波长的整数倍时,就会出现加强,形成亮条纹;当光程差为半波长的奇数倍时,就会出现减弱,形成暗条纹。
薄膜干涉在实际中有很多应用。
光学光的干涉知识点总结光的干涉是指两个或多个光波相互干涉形成明暗交替的现象,在光学研究中具有重要的意义。
本文将对光的干涉中的相关知识点进行总结和概述,包括干涉的原理、干涉的类型、干涉图案的形成以及应用等方面。
一、干涉的原理1. 干涉是基于光的波动性的现象,要求干涉光波必须是相干波。
相干检测方法常用的有干涉仪、自发辐射以及激光器等。
2. 干涉是光的波动性在空间中叠加干涉而表现出的现象,倍波源发出的光波在空间中相遇叠加,形成干涉现象。
3. 干涉光的波动特性包括振幅、相位、波长等,这些特性的差异决定了干涉图样的形态和干涉的结果。
二、干涉的类型1. 多普勒干涉:当光源或接收器相对于介质运动或产生相对运动时,引起光的频率和波长发生变化,导致多普勒效应而产生光的干涉。
2. 空气薄膜干涉:光在两个介质交界面上反射和折射时产生相位差,由此形成空气薄膜干涉现象。
应用广泛,如油渍上的彩虹。
3. 条纹干涉:当两束或多束光线相遇并发生干涉时,在空间中产生交替显示明暗条纹的现象。
包括等倾条纹、等厚条纹等。
4. 动态干涉:采用光的干涉原理实现对物体表面纹理、形貌和微位移的测量或分析的技术。
5. 光栅干涉:利用光栅的衍射和干涉作用,将光束分解成若干相干子光束,并产生衍射和干涉图样。
三、干涉图样的形成1. 明纹和暗纹:光的干涉现象会形成明纹和暗纹,明纹是波峰叠加形成的亮区,暗纹是波峰和波谷叠加形成的暗区。
2. 干涉条纹:光的干涉现象在空间中形成了交替排列的明暗条纹。
常见的干涉条纹有等厚条纹、等倾条纹等。
3. 干涉环:干涉环是由同心圆环状的干涉条纹构成的图案。
常见的干涉环有牛顿环和菲涅尔环。
四、干涉的应用1. 干涉仪:干涉仪是一种技术性的仪器,利用光的干涉现象实现对光学参数、物体表面的测量和分析。
2. 波前重建:利用光的干涉原理恢复物体波前信息,实现三维图像的重建和显示。
3. 表面形貌测量:通过干涉技术可以实现对物体表面形貌的非接触式测量,广泛应用于机械加工、光学加工等领域。
第二章 光的干涉 知识点总结2.1.1 光的干涉现象两束(或多束)光在相遇的区域内产生相干叠加,各点的光强不同于各光波单独作用所产生的 光强之和,形成稳定的明暗交替或彩色条纹的现象 ,称为光的干涉现象。
2.1.2 干涉原理注:波的叠加原理和独立性原理成立于线性介质中 ,本书主要讨论的就是线性介质中的情况 . (1)光波的独立传播原理当两列波或多列波在同一波场中传播时, 每一列波的传播方式都不因其他波的存在而受到影 响,每列波仍然保持原有的特性(频率、波长、振动方向、传播方向等) (2)光波的叠加原理在两列或多列波的交叠区域, 波场中某点的振动等于各个波单独存在时在该点所产生振动之 和。
波叠加例子用到的数学技巧: (1)(2)注: 叠加结果为光波复振幅的矢量和,而非强度和。
分为相干叠加(叠加场的光强不等于参与叠加的波的强度和 )和非相干叠加(叠加场的光强等 于参与叠加的波的强度和). 2.1.3 波叠加的相干条件I (r ) = (E 1 + E 2 ) . (E 1 + E 2 ) 2= I 1 (r ) + I 2 (r ) + 2 E 1 . E 2干涉项: 2 E 1 . E2= E 10 . E 20 {cos(k 1 + k 2 ) . r + (Q 20 +Q 10 ) 一 (O 2 + O 1 )t +相干条件:E 10 . E 20 士 0 (干涉项不为零)O 2 = O 1 (为了获得稳定的叠加分布)Q 20 一 Q 10 = 常数 (为了使干涉场强不随时间变化)2.1.4 干涉场的衬比度 1.两束平行光的干涉场(学会推导) (1)两束平行光的干涉场cos(k 2 一 k 1 ) . r + (Q 20 一 Q 10 ) 一 (O 2 一 O 1 )t }干涉场强分布:I (x , y ) = (U 1 (x , y ) +U 2 (x , y ))(U 1 (x , y ) +U 2 (x , y ))*= I 1 + I 2 + 2 I 1I 2 cos 编Q1(,x x , y y )-k A 1(i k n s i 11p 1s i 0n ) 92x (x +(,y 00=-2i )(-k sin92x +p 20)亮度最大值处: 亮度最小值处: 条纹间距公式空间频率:(2)定义衬比度 Y = (I M - I m ) (I M + I m ) 以参与相干叠加的两个光场参数表示:2 I I I + I 衬比度的物理意义 1.光强起伏I(r 一) = I 0 (1 + Y cos Ap(r 一)2.相干度Y = 1 完全相干Y = 0 完全非相干0 < Y < 1 部分相干ƒ2AA=2.2 分波前干涉2.2.1 普通光源实现相干叠加的方法 (1)普通光源特性• 发光断续性 • 相位无序性• 各点源发光的独立性根源:微观上持续发光时间 τ 0 有限。
21.1 光的干涉教学目的(1)认识光的干涉现象及产生光干涉的条件.(2)理解光的干涉条纹形成原因,认识干涉条纹的特征.(3)了解双缝干涉条纹的特点.(4)知道薄膜干涉是如何获得相干光源的,了解薄膜干涉产生的原因,知道薄膜干涉在技术上的应用.引入新课复习旧知识的基础上解释波的干涉现象是两列波在传播中相遇叠加而形成的,是波的特性,产生稳定干涉现象的条件是有相干波源——频率相等且振动情况相同的两列波,干涉图样中的“明”“暗”条纹就是相干波源叠加形成的振动“加强区”和振动“减弱区”.光若具有波动性,应会产生光的干涉现象,那么要得到稳定的干涉图样,必须要有相干光源及频率相同、振动情况相同的两列光波.两个独立热光源的光波相遇得不到干涉现象,是由于没有满足相干条件.直到19世纪英国物理学家托马斯·杨改进实验设计,在历史上第一次得到了相干光源.一、相干光1、相干光:两束满足相干条件的光称为相干光,相干条件(Coherent Condition):这两束光在相遇区域:①振动方向相同;②振动频率相同;③相位相同或相位差保持恒定那么在两束光相遇的区域内就会产生干涉现象。
2、相干光的获得①普通光源的发光机理当原子中大量的原子(分子)受外来激励而处于激发状态。
处于激发状态的原子是不稳定的,它要自发地向低能级状态跃迁,并同时向外辐射电磁波。
当这种电磁波的波长在可见光范围内时,即为可见光。
原子的每一次跃迁时间很短(10-8s)。
由于一次发光的持续时间极短,所以每个原子每一次发光只能发出频率一定、振动方向一定而长度有限的一个波列。
由于原子发光的无规则性,同一个原子先后发出的波列之间,以及不同原子发出的波列之间都没有固定的相位关系,且振动方向与频率也不尽相同,着就决定了两个独立的普通光源发出的光不是相干光,因而不能产生干涉现象。
②获得相干光源的两种方法a原理:将同一光源上同一点或极小区域(可视为点光源)发出的一束光分成两束,让它们经过不同的传播路径后,再使它们相遇,这时,这一对由同一光束分出来的光的频率和振动方向相同,在相遇点的相位差也是恒定的,因而是相干光。
b方法:分波阵面法:把光波的阵面分为两部分,例如:杨氏双缝干涉,双镜干涉,洛埃镜干涉。
分振幅法(薄膜的干涉):利用两个反射面产生两束反射光,例如:等倾干涉、等厚干涉。
二、双缝干涉(分波阵面法)1、实验装置——杨氏双缝干涉仪①杨氏实验(突出介绍实验中如何获得相干光源)让单色光投射到光阑1上,形成点光源再射到第二个屏上,如两孔到S等距,如光是波那么从S发出的光到S1,S2同时,就可形成振动情况相同的波源,它们发出的波在屏上叠加,就会出现干涉现象,某些区加强,某些区光相抵消,实验果然得到亮暗相间的条纹。
强调以下两点:用单色光源;双孔屏上的两个小孔离的很近,到前一小孔的距离相等,所以两小孔处光振动不但频率相等,而且总是同相的。
实验结果:在屏上出现明暗相间的干涉条纹。
若用白光做该实验则屏上出现彩色的干涉条纹。
杨后来发现:用狭缝代替孔,效果更好。
②双缝干涉实验:与杨氏实验原理相同,只是将双孔改为平行的双缝,双缝距离很近,大约0.1毫米左右。
在单孔处是一线光源(可以通过光源照射滤光玻璃后经狭缝产生),使双缝与光源平行,双缝S1、S2与单缝S的距离相等,所以两单缝S1、S2处光的振动不仅频率相同,而且总是同相的.即可在屏上得到比小孔实验更明亮的干涉条纹。
2、干涉图样的特点:(1)明暗相间.(2)亮纹间等距,暗纹间等距.(3)两缝S1、S2中垂线与屏幕相交位置是亮条纹——中央亮纹.白光:中央为白纹的彩色光带3、分析双缝干涉示意图(从路程差分析明暗相间条纹的产生原因)①条件:频率相同振动情况一致②公式:两个相干光源发出的光在屏上某处叠加时如果同相,光就加强,如果反相光就减弱,于是产生明暗条纹,其特征是在中央明纹两侧对称地分布着明暗相间的各级干涉条纹,且相邻明纹和相邻暗条纹的间隔相等.单色光:亮纹光程差δ=kλ(k=0,1,2…).③条纹间距观察彩图看干涉图样分析: 1、不同色光在其它条件不变时干涉条纹间距不同2、同色光在狭缝宽度不同时条纹间距不同说明:条纹间距与d 和λ有关公式推导:P 1到P 距离为χ2221)2(dx L r -+=2222)2(d x L r ++=得:dx r r 22221=- 即:))((21212r r r r dx -+=又L r r d L 2,21≈+>> 得: )(2212r r L dx -=又δ=-12r r 即:δ⋅=d L x 得:λn d Lx ⋅=若P1为暗纹可得: 2)12(λ+⋅=n d L x则第n 条亮纹和n-1条亮纹间距Δχ λλλd Ln d Ln d L x x x n n =--=-=∆-)1(1而第n 条暗纹和n-1条暗纹间距Δχλλλd Ln d L n d L x =--+=∆2)12(2)12( 即条纹间距公式: λd Lx =∆注:Δχ为条纹中心间距结合上面的干涉图样可知:单色光在L,d 一定时Δχ不同说明不同色光波长不同,即λ不同。
利用双缝干涉实验,测量L 、d 、△x 测单色光的波长.可得:波长的变化: 红→紫 由大变小 由波速公式:f v λ= 频率的变化: 红→紫 由小变大4、白光双缝干涉出现彩色条纹.(1)彩色条纹(师提示明暗相间)(2)中央为白条纹(3)中央条纹两侧彩色条纹对称排列(4)每条彩纹中红光总在外边缘,紫光在内缘.不同色光波长不同,条纹宽度不同,红光条纹最宽;紫光条纹最窄,同一实验中,任意两个相邻的亮纹间的距离是相等的(1)△X 与l 、d 、λ三因素有关,当l 、d 相同条件下,△X 与λ成正比,所以红光和紫光分别做实验得到的条纹间隔是不同的,经光波长比紫光波长长,因而红光干涉条纹比紫光宽。
(2) 波长与频率乘积等于波速而光在真空中的波速是相同的。
故不同波长的色光它们的频率不同。
三、分振幅法(薄膜的干涉)包括等倾干涉和等厚干涉1、等厚干涉: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。
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/λ,即2/2λ+=∆d 。
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;为半波长的奇数倍时互相减弱,出现暗纹。
因此有: =+=∆22λd ⎪⎩⎪⎨⎧⋅++2)12(22λλK K 出现暗纹,,,出现亮纹 210,3,2,1==K K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。
2、薄膜干涉(等倾干涉)酒精灯火焰发出的光照射到薄膜上时,从膜的前表面和后表面分别反射出来,形成两列波,这两列波符合相干条件,所以能产生干涉。
竖立的肥皂液薄膜,由于重力的作用,薄膜的截面形成了上薄下厚的楔形。
在薄膜的某些地方,两列波反射回来时恰是波峰和波峰相遇、波谷和波谷相遇,叠加的结果使光波的振动加强,形成黄色的亮条纹;在另一些地方,两列波的波峰和波谷相遇,使光波的振动互相抵消,形成暗条纹。
如果用白光照射上述肥皂液薄膜,薄膜就出现各种不同颜色的条纹。
这正是由于白光是由各种不同颜色的光组成的,而每种颜色的光各有一定的波长,所以在薄膜某一厚度的地方,某一波长的光反射回来互相增强,另外一些波长的光反射回来互相削弱。
这样,在薄膜上就出现了不同颜色的条纹。
四、薄膜干涉在技术上的应用.①用干涉法检查平面.原理:在被检平面与透明样板间垫一个薄片,使其间形成一个楔形的空气薄层.当用单色光从上面照射时,入射光从空气层的上、下表面反射出两列光波,于是从反射光中看到干涉条纹.如果被检平面是平的,那么空气层厚度相同的各点分布在一条直线上,产生的干涉条纹是等距的平行线;如果被测表面有些地方不平,那么空气层的厚度相同的各点不再位于一条直线上,该处产生的干涉条纹就会发生弯曲.如图21-8(a ,b ,c).组织学生讨论:如何判断被检平面的凹凸情况?根据同一条亮(暗)纹上各处空气层厚度不同,可知被检平面发生弯曲处的空气层厚度和同一条纹上未发生弯曲的地方空气层厚度相同.再根据弯曲方向与垫片位置可知空气层在弯曲线本该比同一条纹上其他位置厚一些还是薄一些.以上两点对比分析可判断出该处存在条纹凸起还是凹陷.②增透膜(等厚干涉)a .使用增透膜的原因.我们用照相机照相或用某光学仪器观察时,常有这种情况:光线进入透镜后,一部分透射,还有相当一部分光线被界面反射.这样,使通过透镜射到底片或光屏上的光的能量减弱,影响了图像的清晰度.因此,必须减少反射光,增加透射光.b .原理:利用薄膜干涉,在透镜表面涂一层薄膜(常用氟化镁),当薄膜厚度等于入射光在薄膜中波长的1/4时,在薄膜的两个上表面反射的光,光程差恰等于半个波长,互相抵消,大大减少了光的反射损失,增强透射光的强度.这层薄膜叫增透膜.对于有特殊用途的光学元件,按需要增强的那种单色光的波长来确定增透膜的厚度.一般情况下,增透膜的厚度应使光谱中的绿色光(照相底片最敏感的光)在垂直入射时削弱反射光,而光谱两端的红色光和紫色光没有被显著削弱,所以从镜头反射回来的光主要是红色光和紫色光,因此照相机镜头看起来呈淡紫色.这是因为白光中波长大于和小于黄绿光的光不完全满足干涉的缘故。
③增反膜(High Refleting Film)在镜面上镀上透明薄膜后,能使某些波长反射光因干涉而增强,从而使该波长更多的光能得到反射,这种反射光增强的薄膜称为增反膜。
高反射膜:在玻璃表面交替镀上高折射率和低折射率的膜层。
④其它应用测定薄膜的厚度;测定光的波长;牛顿环一种光的干涉图样.是牛顿在1675年首先观察到的.将一块曲率半径较大的平凸透镜放在一块玻璃平板上,用单色光照射透镜与玻璃板,就可以观察到一些明暗相同的同心圆环.圆环分布是中间疏、边缘密,圆心在接触点O.从反射光看到的牛顿环中心是暗的,从透射光看到的牛顿环中心是明的.若用白光入射.将观察到彩色圆环.牛顿环是典型的等厚薄膜干涉.平凸透镜的凸球面和玻璃平板之间形成一个厚度均匀变化的圆尖劈形空气簿膜,当平行光垂直射向平凸透镜时,从尖劈形空气膜上、下表面反射的两束光相互叠加而产生干涉.同一半径的圆环处空气膜厚度相同,上、下表面反射光程差相同,因此使干涉图样呈圆环状.这种由同一厚度薄膜产生同一干涉条纹的干涉称作等厚干涉.牛顿在光学中的一项重要发现就是"牛顿环"。