物理光学与应用光学第2章-2省名师优质课赛课获奖课件市赛课一等奖课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。感谢您,2.,分振幅法双光束干涉,1,）,平行平板产生干涉,等倾干涉,2,）,楔形平板产生干涉,等厚干涉,第1页,1,等倾干涉,由扩展光源发出每一簇平行光线经平行平板反射后，都会聚在无穷远处，或者经过透镜会聚在焦平面上，产生,等倾干涉,。,第2页,(1),等倾干涉光程差,光由平行平板经过透镜在焦平面,F,上所产生干涉强度分布，与无透镜时在无穷远处形成干涉强度分布相同。主要取决于,光经平板反射后所产生两束光，抵达焦平面,F,上,P,点光程差,。,由图示光路可见，该光程差为,第3页,设平板厚度为,h,，入射角和折射角分别为,1,和,2,，则：,折射定律,可得,：,第4页,因为平板两侧折射率与平板折射率不一样，不论是,n,0,n,，还是,n,0,n,，从平板两表面反射两支光中总有一支发生“,半波损失,”。所以,:,假如平板折射率大小介于两种两侧介质折射率之间，则两支反射光无,“半波损失”,贡献。此时，光程差,第5页,(2),等倾干涉光强分布公式,在透镜焦平面上，等倾干涉光强分布为：,显然，形成亮干涉条纹位置，由下述条件决定：即,对应于光程差,:,=,m,(,m,=0,1,2,),位置为,亮条纹,；对应于光程差,:,=(,m,+1/2),(,m,=0,1,2,),位置为,暗条纹,。,第6页,假如平板绝对均匀，折射率,n,和厚度,h,均为常数，则光程差只决定于入射光在平板上入射角,1,(,或折射角,2,),。,含有相同入射角光经平板两表面反射所形成反射光，在相遇点上有相同光程差。,也就是说，,凡入射角相同光，形成同一干涉条纹,。正因如此，通常把这种干涉条纹称为,等倾干涉,。,干涉条纹形状，取决于入射角相等点轨迹，入射角相等点轨迹是什么形状，干涉条纹就含有与之相同形状。,第7页,(3),等倾干涉条纹特征,等倾干涉条纹形状与观察透镜放置方位相关，当透镜光轴与平行平板,G,垂直时，等倾干涉条纹是一组同心圆环，其中心对应,1,=,2,=0,干涉光线。,第8页,第9页,等倾圆环条纹级数,愈靠近等倾圆环中心，其对应入射光线角度,2,愈,小，光程差愈大，干涉条纹级数愈高。偏离圆环中心愈远，,干涉条纹级数愈小是等倾圆环主要特征。,设中心点干涉级数为,m,0,，则有：,第10页,因而,通常，,m,0,不一定是整数，即中心未必是最亮点，故,m,0,可写成：,其中，,m,1,是靠中心最近亮条纹级数,(,整数,),，,0,1,。,第11页,等倾亮圆环半径,由中心向外计算，第,N,个亮环干涉级数为,m,1,-(,N,-1),，,该亮环张角为,1N,，由,和折射定律,n,0,sin,1N,=,n,sin,2,N,确定。得：,第12页,普通情况下，,1N,和,2N,都很小，近似有：,因而由上式可得,：,第13页,对应于第,N,条亮纹半径,r,N,为：,式中，,f,为透镜焦距。所以：,由此可见，较厚平行平板产生等倾干涉圆环，其半,径要比较薄平板产生圆环半径小。,第14页,等倾圆环相邻条纹间距,该式说明：愈向边缘,(,N,愈大,),，条纹愈密；反之，亦然。,第15页,(4),透射光等倾干涉条纹,第16页,由光源,S,发出、透过平板和透镜抵达焦平面上,P,点两支光，没有附加半波光程差贡献，光程差为：,=2,nh,cos,2,它们在透镜焦平面上一样能够产生等倾干涉条纹。,因为对应于光源,S,发出同一入射角光束，经平板产生两支透射光和两支反射光光程差恰好,相差,/2,，,相位差相差,，所以，透射光与反射光等倾干涉条纹是互补，即,对应反射光干涉条纹亮条纹，在透射光干涉条纹中恰是暗条纹,，反之亦然。,第17页,图,2-10,平板干涉反射光条纹和透射光条纹比较,第18页,2,楔形平板产生干涉,等厚干涉,(1),光程差,(2),等厚干涉条纹图样,(3),劈尖等厚干涉条纹,(4),牛顿环,第19页,S,0,1,C,B,A,P,h,n,1,n,0,n,0,2,楔形平板,平板两表面不平行，但夹角很小。,第20页,扩展光源中某点,S,0,发出一束光，经楔形板两表面反射两束光相交于,P,点，产生干涉，其光程差为：,=n,(,AB,BC,),n,0,(,AP,CP,),实际干涉系统中，板厚度很小、楔角都不大，近似地利用平行平板计算公式代替：,2,nh,cos,2,考虑到光束在楔形板表面“半波损失”，所以,(1),光程差,第21页,显然，对于一定入射角,(,当光源距平板较远，或观察干涉条纹用仪器孔径很小时,在整个视场内可视入射角为常数,),光程差只依赖于反射光处平板厚度,h,所以,干涉条纹与楔形板厚度一一对应。所以，这种干涉称为,等厚干涉,，对应干涉条纹称为,等厚干涉条纹,。,第22页,(2),等厚干涉条纹图样,第23页,不论哪种形状等厚干涉条纹，相邻两亮条纹或两暗条纹间对应光程差均相差一个波长，所以从一个条纹过渡到另一个条纹，平板厚度均改变,(,/2,n,),。,第24页,(3),劈尖等厚干涉条纹,第25页,当光,垂直,照射劈尖时，会在上表面产生平行于棱线等间距干涉条纹。对应亮线位置厚度,h,满足,:,对应暗线位置厚度,h,满足,:,棱线总处于暗条纹位置,。假如考虑到光在上表面,(,或下表面,),上会发生“,半波损失,”，在棱线处上、下表面反射光总是抵消，则在棱线位置上总为光强极小值。,第26页,若劈尖上表面共有,N,个条纹，则对应总厚度差为：,式中，,N,能够是整数，亦能够是小数。,相邻亮条纹,(,或暗条纹,),间距离，即条纹间距为：,第27页,劈角,小，条纹间距大；劈角,大，条纹间距小。所以，当劈尖上表面绕棱线旋转时，伴随,增大，条纹间距变小，条纹将向棱线方向移动。,波长,较长光所形成条纹间距较大，波长短光所形成条纹间距较小。,使用,白光照射,时，除光程差等于零条纹仍为白光外，其附近条纹均带有颜色，颜色改变均为内侧波长短，外侧波长长。当劈尖厚度较大时，因为白光相干性差影响，又展现为均匀白光。由此可知，利用白光照射这种特点，能够确定零光程差位置，并按颜色来预计光程差大小。,第28页,(4),牛顿环,r,S,R,O,h,第29页,它形状与等倾圆条纹相同，但牛顿环内圈干涉级次小，外圈干涉级次大，恰与等倾圆条纹相反。,若由中心向外数第,N,个暗环半径为,r,，则,因为透镜凸表面曲率半径,R,远大于暗环对应空气层厚度，所以：,第30页,因第,N,个暗环干涉级次为,(,N,+1/2),，故可由暗环满足光程差条件写出：,由此可得,在牛顿环中心,(,h,=0),处，因为两反射光光程差,(,计及“半波损失”,),为,=,/2,，所以是一个暗点，而在透射光方向上能够看到一个强度互补干涉图样，这时牛顿环中心是一个亮点。,第31页,牛顿环除了用于测量透镜曲率半径,R,外，还惯用来检验光学零件表面质量。惯用玻璃样板检验法就是利用与牛顿环类似干涉条纹。这种条纹形成在样板和待测零件表面之间空气层上，俗称为“,光圈,”。依据光圈形状、数目以及用手加压后条纹移动，就能够检验出零件偏差。,第32页,假如零件直径,D,内含有,N,个光圈，则可求得：,在光学设计中，能够按上式换算光圈数与曲率差之间关系：,当条纹是同心圆环时，表示没有局部误差。假设零件表面曲率半径为,R,1,，样板曲率半径为,R,2,，则二表面曲率差,C,=1/,R,1,1/,R,2,。,第33页,作 业,12,，,13,，,14,，,16,第34页,