等倾干涉与等厚干涉的比较
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等倾干涉和等厚干涉对光源的要求等倾干涉是指入射光线与干涉体的表面成反射角相等的干涉现象。
当入射光线与干涉体的表面成等倾角时,反射光线之间发生干涉,形成明暗条纹。
这种干涉要求光源具有相干性。
相干性是指光源发出的波列的波长和相位存在一定的关系,从而形成干涉现象。
具体来说,等倾干涉要求光源满足以下要求:1.单色性:光源发出的光是单色光,即波长非常单一,能够形成相干的波列。
常见的单色光源有激光器和狭缝照明源。
2.空间相干性:指光源发出的波列必须具有一定的空间相干长度,才能形成干涉现象。
空间相干长度是指光源发出的波列在空间中保持干涉的最大长度。
常见的具有空间相干性的光源有激光器和小孔照明源。
3.平直度:光线要求平直,即光线通过的介质应当是均匀的,没有弯曲或折射等现象的发生。
等厚干涉是指在光的干涉过程中,干涉体的厚度是相等的,从而导致干涉条纹的发生。
等厚干涉是一种特殊的等倾干涉,但对于光源的要求会有所不同。
等厚干涉要求光源具备相干性和宽带性。
相干性要求光源发出的波列具有相干性,即波长和相位具有一定的关系。
宽带性要求光源发出的光具有宽带性,即具有一定的频谱宽度。
具体来说,等厚干涉要求光源满足以下要求:1.带宽:光源发出的光具有一定的频谱宽度,这样才能够形成干涉条纹。
如果光源的光谱过于狭窄,干涉条纹可能会变得模糊不清。
因此,宽带光源如白光、白炽灯等可以用于等厚干涉。
2.平直度:光线要求平直,即光线通过的介质应当是均匀的,没有弯曲或折射等现象的发生。
对于等倾干涉和等厚干涉,要求光源具有相干性是一个重要的共同点。
等倾干涉和等厚干涉都是基于光的波动性和相干性的干涉现象,需要具备相干性的光源才能够产生干涉条纹。
但对于光源的具体要求会有所不同,等厚干涉对光源的带宽要求更宽,允许使用宽带光源,而等倾干涉则对光源的单色性要求更高。
本科学生毕业论文(设计)题目(中文):等倾、等厚干涉的研究及应用(英文):The research and application of equal inclinationinterference and equal thickness interference 姓名学号院(系)专业、年级指导教师湖南科技学院本科毕业论文(设计)诚信声明本人郑重声明:所呈交的本科毕业论文(设计),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。
本科毕业论文(设计)作者签名:年月日毕业论文(设计)任务书课题名称:等倾、等厚干涉的研究及应用学生姓名:系别:专业:指导教师:2湖南科技学院本科毕业论文(设计)任务书1、主题词、关键词:等倾干涉、等厚干涉、应用2、毕业论文(设计)内容要求:1)论文应严格遵循撰写规范;2)论文摘要和关键词应反映论文内容;3)论文应层次分明,数据可靠,文字简练,说理透彻,推理严整,立论正确。
4)内容有创新性,有自己独特的观点和看法。
3、文献查阅指引:[1]姚启钧 . 光学教程 [M ]. 北京 : 高等教育出版社 ,2002,3:33-38.[2]赵凯华 , 钟锡华 . 光学 [M ]. 北京 : 北京大学出版社 ,1984:146-149[3]薛立范 . 等厚干涉与等倾干涉之比较 [J]. 科技创新导报 ,2010,13(1):225.[4]何熙起 . 牛顿环与等倾干涉条纹比较 [J]. 海南师范学院学报 ( 自然科学版 ) ,2006,04(2):332-334.[5]邓晓颖 , 刘钟燕 . 用单色光等倾干涉测平板透明体厚度和折射率 [J]. 纺织高校基础科学学报 ,2004,03,17(3):277-279.[6]王巍然 , 王耀辉 . 利用等厚干涉测量 He─ Ne激光的波长 [J]. 大学物理实验,1997,03,10(3):34-35.[7]左则文 . 等厚干涉法测量薄膜厚度的两种方法 [J]. 安徽师范大学学报 ( 自然科学版),2012,01,35(1):32-34.[8]张瑛 , 卢杰 , 杨枫 . 用等厚干涉测液体的折射率 [J]. 大学物理, 2005,02 ,24(2):44-45.[9]周菊林 , 李奇云 , 徐旭玲 . 迈克尔孙干涉图样分析及调节技巧 [J]. 湖南理工学院学报 ( 自然科学版 ),2009,03,20(2):63-66.[10]刁训刚 , 赵莹 , 蔡向华 , 王惠棣 . 迈克耳逊干涉仪实验中的等倾与等厚干涉[J].大学物理实验 ,2003,03,16(3):33-35.[11] 马成 , 徐磊 . 改进的迈克尔逊干涉仪测量薄膜厚度[J].光学仪器,2012,01,34(1):85-90.4、毕业论文(设计)进度安排:(1)、2012 年 11 月 30 日指导教师给学生下达任务书,2012 年 12 月 26 日前完成开题。
简述平行平板的等倾干涉条纹与等厚干涉牛顿环的相同点与不同点平行平板的等倾干涉条纹和等厚干涉牛顿环这两种干涉现象都是由交叉的光波的相位差所引起的,它们有一些相同的点也有一些不同的点。
一、相同点:1. 它们都是干涉现象:平行平板的等倾干涉条纹和等厚干涉牛顿环是干涉现象,它们都是由交叉的光波的相位差引起的,当光波经过相互交叉或者经过反射、折射、聚焦时,它们的波长和频率完全一样,但是它们的相位差会产生叠加或者抵消,从而产生干涉现象。
2. 它们产生的干涉图形都是间断明暗的干涉条纹:平行平板的等倾干涉条纹和等厚干涉牛顿环的干涉图像都是由一系列条纹构成的,这些条纹有的灰暗,有的亮亮的,当光波的波矢性或波长发生变化时,这些暗淡和明亮的条纹会随之变化。
3. 它们都用来测量波长:平行平板的等倾干涉条纹和等厚干涉牛顿环的最终观察的条纹空间间隔的大小是与波长相关的,它们可以用来测量波长,因此它们通常用于光栅测试中,用来检测准确的光波长度,或者用来检测物体的形状和尺寸。
二、不同点:1. 工作原理有所不同:平行平板的等倾干涉条纹是将光束从半透明面反射出去,当光线反射出去后,将产生两束束光,它们是相等但是不相位的,而等厚干涉牛顿环是由两束光波在非引力场中摆动而产生的,这两束光波是长度相等但是不相等的,它们在活动过程中会受到彼此的影响。
2. 只能测量一种波长:平行平板的等倾干涉条纹只能用于测量光波的一种特定波长,而等厚干涉牛顿环可以用于测量不同波长的光波,它可以测量两个和以上的波长,使干涉图形复杂起来,每个干涉现象的条纹之间的角度也会有变化,因此可以通过观察不同角度的条纹,来测量不同波长。
3. 观察的对象不同:平行平板的等倾干涉条纹是观察镜面,而等厚干涉牛顿环是观察屏幕,这两种方式是不同的,有一定的区别。
总之,平行平板的等倾干涉条纹和等厚干涉牛顿环有一些相同的点也有一些不同的点,它们的工作原理、可以测量波长的能力和观察对象等等都有所不同,但是它们都有一个共同的特点,就是它们都是干涉的一种现象,最终观察出来的事间断明暗的干涉条纹。
物理教学内容研究案例--等倾干涉和等厚干涉的差别等倾干涉和等厚干涉是干涉现象的两种形式,它们之间有着一定的差别。
本文将分别介绍等倾干涉和等厚干涉的原理、特点、实验方法和应用,并对它们进行比较分析,以便更好地理解它们之间的差别。
首先,我们将介绍等倾干涉和等厚干涉的基本原理。
一、等倾干涉的原理等倾干涉是指两束光波以等角度入射到一块平行双面玻璃或石英玻璃板上,在受到反射后形成干涉条纹的现象。
在等倾干涉实验中,我们可以用一块平行双面玻璃或石英玻璃板将一束光波分为两束,再将这两束光波重新相遇在另一块相同的平行双面玻璃或石英玻璃板上,这时就会观察到明暗交替的干涉条纹。
这是因为在双面玻璃或石英玻璃板上,由于反射和折射的作用,光波在不同位置形成了不同相位的差异,进而产生了干涉现象。
二、等倾干涉的特点等倾干涉具有明显的特点,其中包括以下几点:1.干涉条纹清晰明确,呈现出直线或弧线的条纹模样;2.两个入射光线的夹角恒定,即角度相等或近似相等;3.干涉条件比较宽松,只要入射角度基本相等即可产生干涉现象。
三、等倾干涉的实验方法进行等倾干涉实验时,我们可以采用以下步骤进行:1.准备一块平行双面玻璃或石英玻璃板,通过光源将其照射;2.观察干涉现象,并记录下干涉条纹的分布情况和特点;3.在实验中,我们可以通过改变光源的位置、角度或波长等参数,来观察干涉条纹的变化。
四、等倾干涉的应用等倾干涉在实际应用中有着广泛的应用,其中包括:1.利用等倾干涉可以测量材料的折射率和薄膜厚度;2.可以利用等倾干涉进行光学元件的检测和校准;3.在天文学和地质学中,等倾干涉也被广泛应用于距离和形状的测量等方面。
接下来,我们将介绍等厚干涉的原理、特点、实验方法和应用。
五、等厚干涉的原理等厚干涉是指在两个相距较远的平行面上,由于膜厚的变化所产生的干涉现象。
当两个平行面之间有一薄膜时,在入射光线与薄膜表面发生反射和折射后,在两个平行面上形成了干涉条纹。
这一干涉现象即为等厚干涉。
等倾干涉和等厚干涉的概念及应用好吧,今天咱们来聊聊“等倾干涉”和“等厚干涉”,这两个听起来有点高大上的物理概念,其实它们的背后可都藏着有趣的现象和小故事。
你可能会想,干涉?这不就是咱们在水面上丢石头时看到的那种波纹吗?没错,干涉的原理就类似水波重合时那种变化,虽然说的有点抽象,但是慢慢来,你肯定能理解。
说起来,干涉现象好像有点神奇,尤其是在光的世界里,它们能够让我们看见一些日常生活中无法直接看到的奇妙现象。
你看,等倾干涉是啥意思呢?说简单点,就是当两束光线打到一个物体的表面,形成了不一样的入射角时,这两束光会互相作用,出现不同的干涉效果。
就好比你和朋友站在一面镜子前面,你的角度和你朋友的角度不一样,镜子里反射出来的你俩的影像就会有所不同,反射光的波长、频率、相位都会发生变化。
其实啊,等倾干涉就像是两个人站在不同的角度互相看对方,看到的景象完全不一样。
就这效果,不仅能用在光学中,在其他物理领域也是很常见的。
有些人可能就有疑问了,咋办呢?怎么应用呢?好啦,别急,咱一会儿再讲。
再来说说等厚干涉。
光听这名字,好像就和“厚度”有点关系对吧?这就没错了。
等厚干涉说的是光线穿过不同厚度的透明介质时,由于厚度不同,光的传播速度也会有所变化,导致相位发生偏移,从而形成干涉。
这就像是你走在两条不同的道路上,路面平坦的一条你走得飞快,而另一条坑坑洼洼的,你不得不慢下来。
因为走的“路径”不同,最后你们俩的到达时间也会不同。
等厚干涉就像是这两条路,虽然大家都朝着同一个目标走,但由于道路的不同,所经历的过程也就有了不同。
光线的传播就像这条路,一旦通过不同厚度的介质,波长就会发生变化,最终在屏幕上形成那种一层层的彩色条纹。
这种现象不难看,只是有点神奇而已。
生活中咱们最常见的就是彩色油膜和水面上的彩虹,它们的形成原理和等厚干涉其实有着千丝万缕的联系。
你不信?下次你洗车的时候看看车窗上的水珠,五光十色的,没准就能看到这种现象。
说到这些,可能有些朋友会觉得,“好家伙,这些光学现象跟我有什么关系呢?”等倾干涉和等厚干涉不仅仅是科学实验中的“噱头”,它们可是真正应用到了咱们的生活里。
物理教学内容研究案例--等倾干涉和等厚干涉的差别等倾干涉和等厚干涉是光学中两种经典的干涉现象。
它们的差别主要体现在干涉方式、产生条件、干涉图样和应用方面等多个方面。
首先,等倾干涉是通过将两束平行的光线在一个楔形透明介质中聚拢成一束光线,从而形成干涉现象。
这种干涉是在一个形状如楔形的透明介质中进行的,由于楔形的存在,折射率随着位置的变化而变化。
这种干涉方式适用于透明硬材料的薄层干涉,常用于研究材料的压力、膨胀等性质。
其次,等厚干涉则是通过在两个平行的透明介质中通入平行的光线,由于两个不同介质的折射率不同,引起不同波长的光线相位差,从而产生干涉现象。
这种干涉是在两个透明介质中进行的,所以在物体的两个表面之间产生干涉。
因此,这种干涉方式在透明薄膜的研究和微量测量等领域得到广泛应用。
此外,等倾干涉和等厚干涉产生的条件也有所不同。
等倾干涉需要一个楔形环境,其中楔形的两侧折射率要不同。
当两束入射光线发生干涉时,发现在中心区域交汇处,两束光线紧密地靠在一起,产生亮俊。
外围则形成了一系列具有不同强度和颜色的环带。
而等厚干涉则需要两个折射率不同的介质,并且其厚度在特定波长下应该等于波长的一半,这时会出现明显的干涉条纹。
最后,等倾干涉和等厚干涉产生的干涉图样也有所不同。
等倾干涉的干涉图样具有环状结构,环的中心是明亮的,而环的边缘则是暗的。
干涉条纹的宽度和传播长度在楔形介质中是不一致的,这是由于不同波长的光以不同的方式穿过小角折射器的原因。
而等厚干涉则是平行直线干涉,由于两个介质折射率不同,在镜子上的反射彼此干涉,形成了一系列等距离的干涉条纹。
物理教学内容研究案例--等倾干涉和等厚干涉的差别等倾干涉和等厚干涉是物理教学中常见的两种干涉现象。
它们之间的差别在于干涉产生的原理、特点以及应用方面都有所不同。
本文将详细探讨等倾干涉和等厚干涉的差别,从物理原理、实验现象以及实际应用三个方面进行详细分析。
一、物理原理等倾干涉是指两束相干光通过等倾薄膜或玻璃板后,在干涉图样中观察到的干涉现象。
等倾薄膜是指两片平行的玻璃板之间夹有一层薄膜,当两束光线通过薄膜后,由于薄膜两侧的折射率不同,光线会发生相位差,从而产生干涉现象。
而等厚干涉是指两束相干光通过等厚介质板,也就是两片平行的玻璃板之间没有夹膜的干涉现象。
当两束光线通过等厚介质板时,由于介质板的等厚性,光线在通过介质板后会发生相位差,从而产生干涉现象。
从物理原理上来看,等倾干涉是由于薄膜两侧折射率不同而导致的相位差,而等厚干涉则是由于介质板等厚性导致的相位差。
二、实验现象等倾干涉和等厚干涉在实验现象上也有明显的区别。
在等倾干涉实验中,我们可以观察到明暗条纹交替排列的干涉图样。
这是由于等倾薄膜两侧的折射率不同,导致通过薄膜的光线会发生相位差,从而在干涉图样中形成明暗条纹。
而在等厚干涉实验中,观察到的干涉图样往往是均匀亮暗交替的条纹。
这是由于等厚介质板的等厚性导致通过介质板的光线也会发生相位差,形成均匀的干涉条纹。
实验现象的不同也反映了等倾干涉和等厚干涉在物理性质上的差异。
三、实际应用等倾干涉和等厚干涉在实际应用中有着不同的用途。
等倾干涉常常用于薄膜的测厚和材料的质量检测中。
通过观察等倾干涉图样的明暗条纹,可以测定薄膜的厚度和材料的质量。
而等厚干涉则常常用于非球面透镜的制作和测量中。
由于等厚介质板会产生均匀的干涉条纹,因此可以用于非球面透镜的制作和检验。
在实际应用中,等倾干涉和等厚干涉都发挥着重要的作用,但其应用领域和方法有所不同。
综上所述,等倾干涉和等厚干涉在物理原理、实验现象和实际应用上都有着明显的差异。
目录
本科生毕业论文诚信声明 (1)
等厚干涉与等倾干涉的比较 (2)
中文摘要 (2)
英文摘要 (2)
1. 引言 (2)
2 等厚干涉和等倾干涉 (2)
2.1等厚干涉 (2)
2.2等倾干涉 (3)
3.干涉条纹之比较 (4)
3.1 牛顿环干涉条纹的半径和间距 (4)
3.2等倾干涉条纹的半径和间距 (4)
3.3 两种干涉条纹形状的比较 (5)
4 .干涉条纹移动规律之比较 (5)
参考文献 (5)
致谢 (6)
本科生毕业论文诚信声明
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:
二0一年月日
等厚干涉与等倾干涉的比较
刘xx,付文羽
(陇东学院电气工程学院,甘肃庆阳 74500)摘要:对牛顿环等厚干涉和薄膜等倾干涉条纹形成原理, 干涉条纹的半径、间距、干涉级次等进行比较和分析, 揭示两种相似条纹的本质区别。
关键词:等厚干涉等倾干涉条纹半径条纹间距干涉级次
Thickness Interference And Isoclinic Interference
LIU xx, FU Wen-yu
(Electrical Engineering College,Longdong University,Qingyang 74500,Gansu)
Abstract:Of Newton ring thickness interference and film isoclinic interference fringe formation principle, the radius of the interference fringes,spacing,interference levels compare and analysis,reveals the essential difference between two similar stripe.
Key Words: Isopach interference Isoclinic interference Stripe radius
Fringe spacing Interference levels
1 引言
在光学教学中,关于等倾干涉和等厚干涉学生理解起来往往比较困难,有时显得似是而非,容易望文生义从字面上认为“等厚干涉”是指薄膜厚度是等厚的干涉这一错误结论,从而把等倾干涉和等厚干涉混淆起来,笔者通过几年的教学,总结出了等倾干涉和等厚干涉的异同点,以便学习。
2 等厚干涉和等倾干涉
等倾干涉和等厚干涉是薄膜干涉的两种典型形式。
薄膜干涉是由薄膜上、下表面反射(或折射)光束相遇而产生的一种干涉现象。
簿膜干涉分两种:一种称做等厚干涉,这是由平行光入射到厚度变化均匀、折射率均匀的薄膜上、下表面而形成的干涉条纹。
薄膜厚度相同的地方形成同一级干涉条纹,
故称等厚干涉。
牛顿环和楔形平板干涉都属等厚干涉。
另一种称做等倾干涉。
当不同
倾角的光入射到折射率均匀,上、下表面平行的薄膜上时,同一倾角的光经薄膜上、下
表面反射(或折射)后相遇形成同一级干涉条纹,不同的干涉明纹或暗纹对应不同的
倾角,这种干涉称做等倾干涉。
2.1 等厚干涉
等厚干涉是由平行光入射到厚度变化均匀、折射率均匀的薄膜上、下表面而形成的干涉条纹.薄膜厚度相同的地方形成同条干涉条纹,故称等厚干涉.牛顿环和楔形平板干涉都属等厚干涉。
常规的等厚干涉现象研究以牛顿环为例进行讨论。
牛顿环仪是在一平板玻璃上放置一平凸透镜,两者之间有一空气薄层,当用单色的平行光照射时,就会在空气层中形成等厚干涉条纹,这些条纹是一图1 牛顿环实验装置和干涉花样组同心圆环,即牛顿环[5],如图1。
2.2 等倾干涉
是薄膜干涉的一种。
薄膜此时是均匀的,光线以倾角i入射,上下两条反等倾干涉薄膜(均匀)射光线经过透镜作用会汇聚一起,形成干涉。
由于入射角相同的光经薄膜两表面反射形成的反射光在相遇点有相同的光程差,也就是说,凡入射角相同的就形成同一条纹,故这些倾斜度不同的光束经薄膜反射所形成的干涉花样是一些明暗相间的同心圆环.这种干涉称为等倾干涉(如图2)。
倾角i相同时,干涉情况一样(因此叫做“等倾干涉”)
当光程差为波长整数倍时,形成亮条纹,为半波长奇数倍时是暗条纹。
等倾条纹是内疏外密的同心圆环(如图3)
3 干涉条纹之比较
为方便比较和分析,两种干涉中都采用讨论空气膜的情况。
而对于填充其他介质的情况,以下的讨论过程完全相似,并不改变对比结论。
3.1 牛顿环干涉条纹的半径和间距
设平凸透镜的半径为R,λ 为入射光波长。
则牛顿环中,第j 级暗环半径为:
r j =R λj j=1,2,3, (1)
对上式微分,可得第j 级圆环附近相邻两暗环的间距为:
∆r j =j
R λ21 j=1,2,3,…… (2) 3. 2 等倾干涉条纹的半径和间距
设空气膜厚度为 d ,λ 为入射光波长,凸透镜焦距为 f ',入射光线的倾角为i,则 对干涉条纹的中心i=0处,
2d=m λ (3)
这时我们看到的第j 个暗环的干涉级实际 为 m-j 级 ,并 且 满 足 :
2j i cos d =(m-j)λ (4)
利 用 三 角 函 数cos j i =1-2sin 2
2i j
,代 入上式并用(3)式替换(4)式中的 m λ,整理后可 得 到 :
sin 2i j =2
j i (5) 当 d >>λ 时,倾角j i 为小角,则sin 2i j ≈2
j i ,于 是 : d
j j λ=
i (6) 因此第j 个暗环的半径为: d
j f i f j j λ''r == (7) 对上式微分,可得第j 个圆环附近相邻两暗环的间距为:
∆jd f r j λ2'
= j=1,2,3, (8)
3.3 两种干涉条纹形状的比较
从公式(1)和(7);(2)和(8)的对比当中可以看到,牛顿环干涉条纹和等倾干涉条纹的半径、间距只是具有相同的形式,但并不完全一样,从而造成了两种干涉条纹的形似。
同时两种干涉条纹的级次分布不同:牛顿环干涉条纹是内环的级次低而外环的级次高,等倾干涉条纹是内环的级次高而外环的级次低。
4 干涉条纹移动规律之比较
当空气膜厚度d 连续增加时,相干光间的光程差变大,于是高级次条纹将向低级次条纹所在位置方向移动。
对牛顿环干涉条纹来说,条纹将由外向内移动,并且越来越密;而对等倾干涉条纹来说,条纹将由内向外移动,也会越来越密。
当空气膜厚度d 连续减小时,将会与上述情况相反。
参考文献
[1] 姚 启 钧 .光学教程[M].北京:高 等 教 育出 版 社 ,2002,3.
[2] 赵凯华,钟锡华.光学[M].北京:北京大学 出 版 社 ,1984.
致谢。