物理教学内容研究案例--等倾干涉和等厚干涉的差别
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。
光的等厚干涉现象与应用
光的等厚干涉现象与应用 光的干涉现象是光学中的一个经典现象，它是指光波的两个或多个波前相互干涉而引 起的强度变化现象。其中，光的等厚干涉是一种特殊的干涉现象，在该干涉现象中，干涉 产生的原因是通过略微倾斜的两面平行玻璃板或者泡沫等等薄膜传播的光线，它们的路径 差恰好为波长的整数倍。 等厚干涉是一种非常重要的干涉现象，它发生在两块平行板状物体之间的光线相互作 用时。当光线从第一块平板射向第二块平板时，由于两个平板彼此平行，所以从第一块平 板射向第二块平板的光线在传播过程中不会发生偏折，但是由于两个平板间存在一定的距离，则会使得从前一个平板传过来的光线与从后一个平板传过来的光线存在不同的光程 差。 由于光程差不同，所以在两块平板之间，同一条光线的相邻两束光线之间存在相位差，因此在这两个光线相遇的地方就会发生干涉现象。当两束光线相遇时，由于在传播过程中 产生的相位差不同，所以它们所遮挡掉的光线的强度也不同，这就形成了等厚干涉的特殊 形式。 二、应用 1.波长测量 等厚干涉可以广泛应用于波长测量。这是因为当光线在两个平板之间传播时，两个平 板间距离（t）是相等的，因此，当出射光谱在干涉的区域中产生两个最亮的条纹时，波长就可以通过下列公式计算：λ=2t/N，其中N是最亮的条纹数量。 2. 晶体缺陷检测 等厚干涉也可以应用于晶体缺陷检测。当电子通过一个晶体时，它们会有不同的能量、速度和方向，一些电子会打翻晶体原子并留下一个暂时缺口。这个缺口将使传递的电子发 生相移，这就引发了等厚干涉。通过观察干涉条纹的形状，可以确定缺陷的深度，从而推 断其大小和位置。 3. 表面形态的检测 等厚干涉还用于检测表面形态。为此，必须将被测试物品放置在两个平行平板之间， 然后通过照射亮光线来观察干涉条纹的形状。通过干涉条纹的形状可以获取被测面的形 状。 总之，光的等厚干涉是一种非常重要的干涉现象，在物理和化学领域有着广泛的应用。因此，对等厚干涉现象的深入研究和应用，对于推动科技进步和提高生产效率具有重要的 意义。
干涉的分类和薄膜干涉的分类
实验十五用牛顿环测量球面的曲率半径 一、干涉的分类和薄膜干涉的分类 干涉:是指满足一定条件的两列相干光波相遇叠加，在叠加区域某些点的光振动始终加强，某些点的光振动始终减弱，即在干涉区域内振动强度有稳定的空间分布. 干涉的种类: 1、相长干涉（constructive interference）： 两波重叠时，合成波的振幅大于成分波的振幅者，称为相长干涉或建设性干涉。 若两波刚好同相干涉，会产生最大的振幅，称为完全相长干涉或完全建设性干涉（fully constructive interference）。 2、相消干涉（destructive interference）： 两波重叠时，合成波的振幅小于成分波的振幅者，称为相消干涉或破坏性干涉。 若两波刚好反相干涉，会产生最小的振幅，称为完全相消干涉或完全破坏性干涉（fully destructive interference）。 薄膜干涉的分类: 等倾干涉和等厚干涉是薄膜干涉的两种典型形式 等倾干涉:由薄膜上、下表面反射(或折射)光束相遇而产生的干涉．薄膜通常由厚度很小的透明介质形成．如肥皂泡膜、水面上的油膜、两片玻璃间所夹的空气膜、照相机镜头上所镀的介质膜等．比较简单的薄膜干涉有两种，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．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，同一倾角的光经上、下表面反射(或折射)后相遇形成同一条干涉条纹，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．等倾干涉一般采用扩展光源，并通过透镜观察． 等厚干涉:把两块干净的玻璃片紧紧压叠，两玻璃片间的空气层就形成空气薄膜．用水银灯或纳灯作为光源，就可以观察到薄膜干涉现象．如果玻璃内表面不很平，所夹空气层厚度不均匀，观察到的将是一些不规则的等厚干涉条纹，通常是一些不规则的同心环．若用很平的玻璃片(如显微镜的承物片)则会出现一些平行条纹．手指用力压紧玻璃片时，空气膜厚度变化，条纹也随之改变．根据这个道理，可以测定平面的平直度．测定的精度很高，甚至几分之一波长那么小的隆起或下陷都可以从条纹的弯曲上检测出来．若使两个很平的玻璃板间有一个很小的角度，就构成一个楔形空气薄膜，用已知波长的单色光入射产生的干涉条纹，可用来测很小的长度． 二、等厚干涉的特点 明暗相间的同心圆环；级次中心低、边缘高；中心疏，边缘密的同心圆环. 三、牛顿环的历史
等倾干涉与等厚干涉的比较
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。
等厚干涉原理与应用实验报告doc
等厚干涉原理与应用实验报告 篇一：等厚干涉实验—牛顿环和劈尖干涉 等厚干涉实验—牛顿环和劈尖干涉 要观察到光的干涉图象，如何获得相干光就成了重要的问题，利用普通光源获得相干光的方法是把由光源上同一点发的光设法分成两部分，然后再使这两部分叠如起来。由于这两部分光的相应部分实际上都来自同一发光原子的同一次发光，所以它们将满足相干条件而成为相干光。获得相干光方法有两种。一种叫分波阵面法，另一种叫分振幅法。 1．实验目的 （1）通过对等厚干涉图象观察和测量，加深对光的波动性的认识。（2）掌握读数显微镜的基本调节和测量操作。 （3）掌握用牛顿环法测量透镜的曲率半径和用劈尖干涉法测量玻璃丝微小直径的实验方法（4）学习用图解法和逐差法处理数据。 2．实验仪器 读数显微镜，牛顿环，钠光灯 3．实验原理 我们所讨论的等厚干涉就属于分振幅干涉现象。分振幅干涉就是利用透明薄膜上下表面对入射光的反射、折射，将入射能量(也可说振幅)分成若干部分，然后相遇而产生干涉。分振幅干涉分两类称等厚干涉，一类称等倾干涉。
用一束单色平行光照射透明薄膜，薄膜上表面反射光与下表面反射光来自于同一入射 R r e (a)(b) 图9-1 牛顿环装置和干涉图样 光，满足相干条件。当入射光入射角不变，薄膜厚度不同发生变化，那么不同厚度处可满足不同的干涉明暗条件，出现干涉明暗条纹，相同厚度处一定满足同样的干涉条件，因此同一干涉条纹下对应同样的薄膜厚度。这种干涉称为等厚干涉，相应干涉条纹称为等厚干涉条纹。等厚干涉现象在光学加工中有着广泛应用，牛顿环和劈尖干涉就属于等厚干涉。下面分别讨论其原理及应用： （1）用牛顿环法测定透镜球面的曲率半径 牛顿环装置是由一块曲率半径较大的平凸玻璃透镜和一块光学平玻璃片(又称“平晶”)相接触而组成的。相互接触的透镜凸面与平玻璃片平面之间的空气间隙，构成一个空气薄膜间隙，空气膜的厚度从中心接触点到边缘逐渐增加。如图9-1（a）所示。 当单色光垂直地照射于牛顿环装置时(如图9-1)，如果从反射光的方向观察，就可以看到透镜与平板玻璃接触处有
大学物理等厚干涉
§5-4 薄膜干涉 一、薄膜干涉的分类 薄膜干涉是分振幅干涉! 日常见到的薄膜干涉例子： 肥皂泡， 雨天地上的油膜， 昆虫翅膀上的彩色 …… 膜为何要薄？——光的相干长度所限 考察反射光： 1、2两束相干光的光程差为： ()212 n AC CB n AD λ ?+-+ = 根据几何关系 cos e AC CB γ == ， 2t a n A B e γ = ， s i n 2t a n s i A D A B i e i γ== 31
得 22c o s 2 en λ γ?=+ 22 λ = （自己推导） 讨论： （1）? 与 e ，i 有关 当 e 一定时，?与 i 有关，同一条纹的入射角相同 等倾干涉 当 i 一定时，?与 e 有关，同一条纹对应着厚度相同的地方 等厚干涉 （2）2 λ ?=?+透 反 （理解：能量守恒） 反射光与透射光的干涉情况相反！ 薄膜的折射率为2n ，上下两边介质的折射率分别为1n 和 3n 当123n n n <>时，反射光：A 有，C 无 有 透射光：C 无，B 无 无 （3）半波损失分析 123n n n << ：A 有，C 有 123n n n >> ：A 无，C 无 123n n n <> ：A 有，C 无 123n n n >< ：A 无，C 有 二、劈尖干涉 1、劈尖干涉 劈尖：夹角很小的两个平面所构成的薄膜。 例如： 反射光无半波损失 反射光有半波损失
用平行单色光垂直照射： 由于θ很小，可简化为右图的形式 考虑从厚度为e 的A 点入射的一条光线，反射光1和2叠加。注意这种情况下从下表面反射的光线有半波损失。 上下表面反射的两相干光的光程差为： 22 2n e λ ?=+ （半波损失具体情况具体分析） 222n e k λλ +?== （1,2,k = ） 明 ()222212 n e k λλ ?==++ （0,1,2,k = ） 暗 关注第k 级亮纹 22 2n e k λ λ=+ 该级亮纹对应着劈尖上厚度相同的地方！ 劈尖上厚度相同的地方，对应着一条明或暗的条纹 ——等厚干涉条纹 2、条纹形状 等厚的地方是平行于棱边的直线 ? 直条纹！ θ：451010-- r a d θ 2 n e 1 n 3 n 21 =31 n n =
等厚干涉实验
等厚干涉实验—牛顿环和劈尖干涉 要观察到光的干涉图象，如何获得相干光就成了重要的问题，利用普通光源获得相干光的方法是把由光源上同一点发的光设法分成两部分，然后再使这两部分叠如起来。由于这两部分光的相应部分实际上都来自同一发光原子的同一次发光，所以它们将满足相干条件而成为相干光。获得相干光方法有两种。一种叫分波阵面法，另一种叫分振幅法。 1．实验目的 （1）通过对等厚干涉图象观察和测量，加深对光的波动性的认识。 （2）掌握读数显微镜的基本调节和测量操作。 （3）掌握用牛顿环法测量透镜的曲率半径和用劈尖干涉法测量玻璃丝微小直径的实验方法 （4）学习用图解法和逐差法处理数据。 2．实验仪器 读数显微镜，牛顿环，钠光灯 3．实验原理 我们所讨论的等厚干涉就属于分振幅干涉现象。分振幅干涉就是利用透明薄膜上下表面对入射光的反射、折射，将入射能量(也可说振幅)分成若干部分，然后相遇而产生干涉。分振幅干涉分两类称等厚干涉，一类称等倾干涉。 用一束单色平行光照射透明薄膜，薄膜上表面反射光与下表面反射光来自于同一入射 光，满足相干条件。当入射光入射角不变，薄膜厚度不同发生变化，那么不同厚度处可满足不同的干涉明暗条件，出现干涉明暗条纹，相同厚度处一定满足同样的干涉条件，因此同一干涉条纹下对应同样的薄膜厚度。这种干涉称为等厚干涉，相应干涉条纹称为等厚干涉条纹。等厚干涉现象在光学加工中有着广泛应用，牛顿环和劈尖干涉就属于等厚干涉。下面分别讨论其原理及应用： （1）用牛顿环法测定透镜球面的曲率半径 牛顿环装置是由一块曲率半径较大的平凸玻璃透镜和一块光学平玻璃片(又称“平晶”) 相接触而组成的。相互接触的透镜凸面与平玻璃片平面之间的空气间隙，构成一个空气薄膜间隙，空气膜的厚度从中心接触点到边缘逐渐增加。如图9-1（a ）所示。 R e r (a ) (b) 图9-1 牛顿环装置和干涉图样
等厚干涉的原理及应用
等厚干涉的原理及应用 等厚干涉是一种光学干涉现象，在等厚介质中发生。当光线通过等厚介质时，由于光线在介质内反射和折射所经历的路径差相等，会发生干涉现象。等厚干涉的原理和应用在科学研究和实际生产中有重要的意义。 等厚干涉的基本原理可以通过菲涅耳半波带来解释。当平行入射的光线通过等厚介质时，会分成两束光线，一束光线反射，另一束光线经介质折射。在介质内，反射和折射光线分别形成一系列等厚的半波带，这些半波带相对于介质表面平行排列。当这两束光线再次相遇时，由于路径差相等，会发生干涉现象。如果在相遇点处，两束光线的相位相同，它们会加强干涉，形成明纹；如果两束光线的相位差为半个波长，它们会相互抵消，形成暗纹。 等厚干涉的应用广泛。以下是几个常见的应用场景： 1. 透射等厚干涉应用于薄膜测量：薄膜测量是等厚干涉的重要应用之一。通过利用等厚干涉的原理，可以测量薄膜的厚度和折射率。常见的测量仪器有菲涅耳干涉仪和Michelson干涉仪。在工业生产中，薄膜的厚度和折射率是非常重要的参数，可以用于检测产品的质量和性能。 2. 干涉仪中的等厚干涉应用：在干涉仪中，如马赫-曾德干涉仪和朗伯干涉仪等，等厚干涉被广泛应用于光学实验和科学研究。通过干涉仪，可以精确测量光线的波长、折射率、透射率等物理参数。干涉仪还可以用于光学元件的测试和校准，
如测量透镜的曲率、平行度等。 3. 等厚干涉在物体表面缺陷检测中的应用：物体表面的缺陷对于产品的质量和外观有很大影响。利用等厚干涉原理，可以检测物体表面的凹凸缺陷。在检测过程中，物体表面上的凹陷会形成干涉条纹，通过观察干涉条纹的变化，可以得到凹陷的大小和形状信息。这种方法被广泛应用于金属、玻璃等材料的表面缺陷检测。 4. 等厚干涉在光学波导器件制造中的应用：光学波导器件是一种能够将光能在波导中传输和控制的元器件。等厚干涉在光学波导器件的制造过程中起到重要的作用。通过等厚干涉的控制，可以实现波导层的厚度均匀，提高波导器件的性能和稳定性。 等厚干涉作为一种重要的光学现象，不仅在科学研究中有着广泛的应用，也在实际生产中起到了重要的作用。通过对等厚干涉原理的研究和应用，可以更好地理解光的性质和行为，同时也为科学研究和工业生产提供了有力的工具。
迈克尔逊干涉实验教学
迈克尔逊干涉 汪涛王晓苏 一、实验的重点、难点与关键技能 1. 介绍迈克尔逊干涉仪结构原理 迈克尔逊干涉仪光路如图所示，点光源S发出的光射在分光镜G1，G1右表面镀有半透半反射膜，使入射光分成强度相等的两束。反射光和透射光分别垂直入射到全反射镜M1和M2，它们经反射后再回到G1的半透半反射膜处，再分别经过透射和反射后，来到观察区域E。如到达E处的两束光满足相干条件，可发生干涉现象。 G2为补偿扳，它与G1为相同材料，有相同的厚度，且平行安装，目的是要使参加干涉的两光束经过玻璃板的次数相等，波阵面不会发生横向平移。 M1为固定全反射镜，背部有三个粗调螺丝，侧面和下面有两个微调螺丝。M2为可动全反射镜，背部有三个粗调螺丝。 2. 可动全反镜移动及读数 可动全反镜在导轨上可由粗动手轮和微动手轮的转动而前后移动。可动全反镜位置的读数为： ××.□□△△△(mm) （1）××在mm刻度尺上读出。 （2）粗动手轮：每转一圈可动全反镜移动1mm，读数窗口内刻度盘转动一圈共100个小格，每小格为0.01mm，□□由读数窗口内刻度盘读出。 （3）微动手轮：每转一圈读数窗口内刻度盘转动一格，即可动全反镜移动0.01mm，微动手轮有100格，每格0.0001mm，还可估读下一位。△△△由微动手轮上刻度读出。 注意螺距差的影响。 ．．．．．．．．．
θδcos 2d =2 22)2sin 21(2cos 2θδθθδd d d d -≈-=≈，可得 3. 讲述及演示干涉仪调节方法，调出圆形干涉条纹。 4. 讲述及演示激光波长测试原理及方法。 在调出圆形干涉条纹的情况下，转动微调手轮，移动M1，可以看到条纹由中心向外涌出（或向中心涌入），在条纹开始涌出（或涌入）时，记下M1的位置d1。再继续移动M1同时开始计数，当条纹涌出（或涌入）条纹数N 为100个时，记下M1的位置d2。计算出Δd=|d2-d1|，由公式 计算出半导体激光波长λ。测量三次取平均，有效数字取三位。 5. 强调实验注意事项 1．迈克耳逊干涉仪是精密的光学仪器，必须小心爱护。G 1，G 2，M 1，M 2的表面不能用手触摸，不能任意擦揩，表面不清洁时应请指导老师处理。实验操作前，对各个螺丝的作用及调节方法，一定要弄清楚，然后才能动手操作。调节时动作一定要轻缓。 2．转动手轮时要缓慢、均匀。 3．为了防止引进回程差(螺距差)，每项测量时必须沿同一方向转动手轮，途中不能倒退。 4．在用激光器测波长时，M1镜的位置应保持在30—60毫米范围内。 5．做本实验时，要特别注意保持安静，不得大声喧哗，不得随意离开座位来回走动，以免引起振动影响本人及其他同学实验。 二、 例题 1、总结迈克尔逊干涉仪的调整要点及规律。 答：调整迈氏干涉仪的要点及规律如下： ① 迈氏干涉仪导轨水平（调迈氏仪底脚螺丝）； ② 激光束水平并垂直于干涉仪导轨，且应反射到M １、M ２反射镜中部； ③ M １ 与M ２/ 应平行，即M １ 与M ２ 垂直。通过调节M ２ 背面的螺丝，使 两排光点中，最亮的两点重合。 ④ 加入短焦距透镜，观察到干涉条纹后，在调出圆形条纹的过程中，需根据条纹的形状来判断M １ 与M ２ 的相对倾度，分别调节M ２ 的两个微调拉簧。 2、用等厚干涉的光程差公式说明，当d 增大时，干涉条纹由直变弯。 答：根据 在M 1 与M 2/ 的交线处，d=0，δ=0，对应的干涉条纹称中央明纹。在交线两
光的干涉杨氏双缝干涉与等厚干涉的实验
光的干涉杨氏双缝干涉与等厚干涉的实验光的干涉：杨氏双缝干涉与等厚干涉的实验 光是一种波动现象，当光波遇到一定条件下的干涉现象时，会产生干涉条纹。本文将重点介绍两种常见的光的干涉实验：杨氏双缝干涉和等厚干涉。通过这两个实验，我们可以更好地理解和观察光的干涉现象，并探索光波的性质和特点。 一、杨氏双缝干涉实验 杨氏双缝干涉实验是由英国物理学家杨振宁于1801年提出的。这个实验是通过在一个平面上放置两个相距较近的狭缝，让单色光通过狭缝后形成的两个光源重叠在屏幕上，从而产生干涉条纹。 实验装置包括：一束单色光、两个狭缝和一个屏幕。首先，将光源转化为单色光源，如使用某种滤光片或干涉仪等。然后在光源之前放置两个细缝，它们的宽度要远小于光的波长。最后，在两个缝的前方放置一个屏幕，用来接收经过双缝的光，并观察干涉条纹。 当单色光通过两个狭缝之后，在屏幕上形成的干涉条纹具有明暗相间的特点。亮纹是两个光波相长叠加而形成的，而暗纹则是两个光波相消干涉所得。通过测量和观察这些条纹的间距和间隔，我们可以计算出光的波长以及其他相关参数。 杨氏双缝干涉实验不仅在物理学领域中有重要的意义，而且在实际应用中也有一定的价值。例如在天文学中，通过观察恒星干涉仪中形成的干涉条纹，可以研究恒星的性质和运动状态。
二、等厚干涉实验 等厚干涉是一种基于光的相位差的干涉现象。这种实验可以通过在光路中引入光学元件来实现，例如透明薄膜或玻璃片等。当单色光垂直入射到这些光学元件表面上时，光在不同介质间传播会产生不同相位差，从而形成干涉现象。 等厚干涉实验的原理是，通过改变光程差的方式，使得两束光波在某些区域相长叠加，而在另一些区域相消干涉。这种实验通常使用等厚干涉仪来实现，等厚干涉仪由一个透明薄膜和两块玻璃片组成。 在等厚干涉实验中，我们可以通过观察干涉图案的变化来研究材料的光学性质和厚度。干涉条纹的形状和排列方式取决于所使用的光学元件的材料、厚度和波长等。 三、实验应用和意义 光的干涉实验在科学研究和应用中有着广泛的应用和意义。通过杨氏双缝干涉实验和等厚干涉实验，我们可以更好地理解和研究光的性质和特点。 在科学研究方面，这些实验可以帮助我们探索光的波动性质和能量传播方式。通过观察和测量干涉条纹，我们可以获得光的波长、频率和振幅等重要参数。这对于深入理解光学现象以及应用于其他领域的科学研究具有重要意义。 在应用方面，光的干涉实验在光学仪器和技术的开发中起到了重要作用。例如，干涉仪被广泛应用于光学测量、天文观测和光学通信等
等厚干涉的特点
等厚干涉的特点： 薄膜干涉分为两种一种叫等倾干涉，另一种称做等厚干涉。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。 牛顿如何发现牛顿环： 牛顿在光学中的一项重要发现就是"牛顿环"。这是他在进一步考察胡克研究的肥皂泡薄膜的色彩问题时提出来的。 具体的, 牛顿环实验是这样的：取来两块玻璃体，一块是１４英尺望远镜用的平凸镜，另一块是５０英尺左右望远镜用的大型双凸透镜。在双凸透镜上放上平凸镜，使其平面向下，当把玻璃体互相压紧时，就会在围绕着接触点的周围出现各种颜色，形成色环。于是这些颜色又在圆环中心相继消失。在压紧玻璃体时，在别的颜色中心最后现出的颜色，初次出现时看起来像是一个从周边到中心几乎均匀的色环，再压紧玻璃体时，这色环会逐渐变宽，直到新的颜色在其中心现出。如此继续下去，第三、第四、第五种以及跟着的别种颜色不断在中心现出，并成为包在最内层颜色外面的一组色环，最后一种颜色是黑点。反之，如果抬起上面的玻璃体，使其离开下面的透镜，色环的直径就会偏小，其周边宽度则增大，直到其颜色陆续到达中心，后来它们的宽度变得相当大，就比以前更容易认出和辨别它们的颜色了。 牛顿还用水代替空气，从而观察到色环的半径将减小。他不仅观察了白光的干涉条纹，而且还观察了单色光所呈现的明间相间的干涉条纹。 牛顿环装置常用来检验光学元件表面的准确度．如果改变凸透镜和平板玻璃间的压力，能使其间空气薄膜的厚度发生微小变化，条纹就会移动．用此原理可以精密地测定压力或长度的微小变化． 按理说，牛顿环乃是光的波动性的最好证明之一，可牛顿却不从实际出发，而是从他所信奉的微粒说出发来解释牛顿环的形成。他认为光是一束通过窨高速运动的粒子流，因此为了解释牛顿环的出现，他提出了一个“一阵容易反射，一阵容易透射”的复杂理论。根据这一理论，他认为;“每条光线在通过任何折射面时都要进入某种短暂的状态，这种状态在光线得进过程中每隔一定时间又复原，并在每次复原时倾向于使光线容易透过下一个折射面，在两次复原之间，则容易被下一个折射面的反射。”他还把每次返回和下一次返回之间所经过的距离称为“阵发的间隔”。实际上，牛顿在这里所说的“阵发的间隔”就是波动中所说的“波长”。为什么会这样呢？牛顿却含糊地说：“至于这是什么作用或倾向，它就是光线的圆圈运动或振动，还是介质或别的什么东西的圆圈运动或振动，我这里就不去探讨了。” 因此，牛顿虽然发现了牛顿环，并做了精确的定量测定，可以说已经走到了光的波动说的边缘，但由于过分偏爱他的微粒说，始终无法正确解释这个现象。事实一，这个实验倒可以成为光的波动说的有力证据之一。直到１９世纪初，英国科学家托马斯·杨才用光的波动说完满地解释了牛顿环实验。 不确定度的定义： 表征合理地赋予被测量之值的分散性，与测量结果相联系的参数。
迈克尔逊等倾及等厚干涉图样
迈克尔逊等倾及等厚干涉图样 前言：在大学物理实验中，使用的是传统迈克尔逊干涉仪，其常见的实验内 容是：观察等倾干涉条纹，观察等厚干涉条纹，测量激光或钠光的波长，测量 钠光的双线波长差，测量玻璃的厚度或折射率等。本文用Mathematica软件数值 模拟了迈克尔逊等倾及等厚干涉，并用Origin软件处理数据，得到了等倾及等 厚干涉图样。 1. 迈克尔逊千涉仪中等倾等厚干涉条纹 1.1迈克尔逊等倾干涉 是薄膜干涉的一种。薄膜此时是均匀的，光线以倾角i入射，上下两条反射 光线经过透镜作用汇聚一起，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。倾角i相同时，干涉情况一样(因此叫做"等 倾干涉") h一定时，干涉级数愈高(j愈大)，相当于i2愈小.此外，等倾干涉条纹只 呈现在会聚平行光的透镜的焦平面上，不用透镜时产生的干涉条纹应在无限远处， 所以我们说等倾干涉条纹定域于无限远处。 2.1.1光程差公式 薄膜干涉中两相干光的光程差公式(表示为入射角的函数形式)为式中n为薄 膜的折射率;n0为空气的折射率;h为入射点的薄膜厚度;i0为薄膜的入射
角;+λ/2为由于两束相干光在性质不同的两个界面(一个是光疏-光密界面，另一是光密-光疏界面)上反射而引起的附加光程差;λ为真空中波长。薄膜干涉原理广泛应用于光学表面的检验、微小的角度或线度 2．1.1干涉图样 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。 2.2迈克尔逊干涉仪等候干涉图样 薄膜干涉分为两种一种叫等倾干涉，另一种称做等厚干涉。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． 2.2.1基本原理 当一束平行光ab入射到厚度不均匀的透明介质薄膜上，在薄膜的表面上会产生干涉现象。从上表面反射的光线b1和从下表面反射并透射出上表面的光线a1在B点相遇（如图15?1所示），由于a1、b1有恒定的光程差，因而将在B点产生干涉。若平行光束ab垂直入射到薄膜面，即i = r = 0，薄膜厚度为d，则a1、b1的光程差为：δ= 2nd+λ/2，式中λ/2一项是由于光线从光疏介质到
大学物理讲义(第13章波动光学)第三节
§13.3 分振幅干涉 当一束光入射到两种均匀透明介质的分界面上时,一部分光波透射,另一部分光波反射,透射波和反射波的振幅都小于入射波.于是形象地说成是入射光的振幅被分割了.薄膜可以看成是一种分振幅干涉装置.当入射光到达薄膜的表面时,被分解为反射光和折射光,折射光经下表面的反射和上表面的折射,又回到上表面上方的空间,与上表面的反射光交叠而发生干涉.日常生活中所见到的肥皂膜呈现的颜色,水面上油膜呈现的彩色花纹都是薄膜干涉的实例,对薄膜干涉现象的详细分析比较复杂,实际中有意义的是厚度不均匀薄膜在表面产生的等厚干涉条纹和厚度均匀薄膜在无穷远产生的等倾干涉条纹. 一、薄膜干涉——等倾干涉条纹 如图13.10所示,从单色扩展光源上一点s 发出的光,以入射角i 投射到二个表面相互平行的,厚度为e,折射率为n 的薄膜上,薄膜两侧的介质折射率分别为n 1和n 2 .图中光线1是入射光经薄膜上表面 反射后,返回至原介质中的,光线2是经 薄膜下表面反射后,返回至原介质中的. 两光线相互平行,在无穷远处产生干涉, 干涉的情况决定于两相干光线的光程 差.当n>n 1 ,n>n 2 时,考虑到上表面存在 半波损失,两相干光的光程差为 21/)(λ+-+=δAD n BC AB n (13.12) 式中2/λ前面用加号,也可用减号,两种 表示是一致的.所不同的是在讨论各级条纹时k 的取值不同.设薄膜的厚度为e,由图中的几何关系可得: γ==cos e BC AB i e i AC AD sin tan sin γ==2 221/)sin sin (cos λ+γ-γ =δ⇒i n n e (13.13) 2222121/sin sin sin λ+-=δ−−−−→−γ=i n n e n i n ⎪⎩⎪⎨⎧=λ+±=λ±=) (),,,(/)()(),,(减弱加强，ΛΛ210212321k k k k (13.14) 透射光也有干涉现象.从图13.10可以看出,光线1'是由B 点直接透射到介质n 2中的,光线2'是在B 点和C 点经两次反射后再透射到介质n 2中的.这两次反射都 图13.10 薄模干涉
大学物理等倾干涉迈克尔逊干涉仪
四、等倾干涉 1、等倾干涉 讨论光线入射在厚度均匀的薄膜上产生的干涉现象。S 为点光源！ 反射方向： 22cos 2 en k λ γλ∆=+= （1,2,k =） 明 () 22cos 212 2 en k λ λ γ∆=+ =+ （0,1,2, k =） 暗 关注第k 级明纹 22c o s 2 e n k λ γ λ+= 该干涉条纹上的各点具有相同的倾角！ 对厚度均匀的薄膜，不同的明纹和暗纹，相应地具有不同的倾角。 同一条干涉条纹上的各点具有相同的入射角——等倾干涉条纹 2、条纹形状 入射角相同的光汇聚在一个圆上 ⇒明暗相间的圆环！ 问题：在透射方向，条纹什么形状？与反射方向看关系？ 讨论： 在中心，0i =，222 en λ ∆=+ （可明可暗，干涉级次最高） O 31
假设是级次为0k 的明纹 2022 en k λ λ+ = 改变膜厚 e e e →+∆ 时，级次增加1 （冒出一个条纹） ()()20212 n e e k λ λ+∆+ =+ 22n e λ∆= 2 2e n λ ∆= 即膜厚变大的过程中，中间不断有高一级条纹 “冒”出来。 冒出一个条纹 收缩一个条纹 五、增透膜与增反膜 减反膜 减透膜 例：在相机镜头（折射率为3 1.5n =）上镀一层折射率为2 1.38n =的氟化镁薄膜，为了使垂直入射白光中的黄绿光（5500λ=Å）反射最小，问： （1）反射相消中1k =时薄膜的厚度?e = （2）可见光范围内有无增反？ 解：（1）22(21)2 en k λ ∆==+ ⇒ 2 (21) 4k e n λ+= ｝ 膜厚度变化 2 2n λ 每
等厚干涉现象的观测
实验一光的等厚干涉现象的观测 【目的与任务】 1、学习使用移测显微镜； 2、观察光的等厚干涉现象，研究等厚干涉现象的规律和条件； 3、利用等厚干涉测量平凸透镜的曲率半径和微小厚度； 4、学习用逐差法处理实验数据的方法。 【仪器与设备】 移测显微镜(又称读数显微镜、比长仪)、牛顿环仪、低压钠灯。 1、移测显微镜结构如图1所示。它由光学部分和机械部分构成，光学部分是一个长焦距显微镜，机械部分主要是底座、由丝杆带动的滑台以及读数标尺等。其测长原理与千分尺相同，可以精确读到0.01mm，估读到0.001mm。 2、移测显微镜的操作方法： (1)将移测显微镜安放平稳，大致对准待测物； (2)反复调整显微镜目镜，直到能够看清目镜里的叉丝； (3)缓慢调节物镜的调焦手轮使显微镜聚焦，直到清楚地看到待测物，并尽可能消除视差；(消除视差的判断标准：当眼睛左右移动时，通过显微镜看去，叉丝和待测物的像之间无相对移动。) (4)转动鼓轮手柄使显微镜移动，让叉丝对准被测起点，记录一读数，继续转动鼓轮手柄使叉丝对准被测终点，再记录此时的读数，两次读数之差即被测两点的间距。 3、牛顿环仪:是一种干涉装置。由一曲率半径相当大的平凸透镜放在光学玻璃平板(平晶)的上面构成，如图2所示。 图1移测显微镜结构图 原理与方法】 图2牛顿环仪示意图 1、牛顿环干涉现象 牛顿环是牛顿于1657年在制作天文望远镜时，偶然将一个望远镜的物镜放在平玻璃上
发现的，由图2知在透镜的凸面与平板玻璃之间形成以接触点O为中心向四周逐渐增厚的空气薄膜，离O点等距离的地方厚度相同。等厚膜的轨迹是以接触点O为中心的圆。若以波长为九的单色光垂直照射到该装置上时，其中一部分光线在空气膜上表面反射，一部分在空气膜下表面反射，因此产生两束具有一定光程差的相干光，当它们相遇后就产生干涉现象。因在膜厚度相同的地方具有相同的光程差，所以形成的干涉条纹为膜的等厚各点的轨迹。当在反射方向观察时（见如图3a），将会看到一组以接触点为中心的明暗相间的圆环形干涉图样，且中心是一暗斑，如图3b所示。如果在透射方向观察（见如图4a）,则看到的干涉图样与反射光的干涉图样的光强分布恰为互补，中心是亮斑，原来的亮环处变为暗环，暗环处变为亮环，如图4b所示。这种干涉现象为牛顿最早发现，故称为牛顿环。显然，牛顿环是等厚干涉。 图3a：反射光束形成牛顿环的光路图图4a：透射光束形成牛顿环的光路图 图3b：反射光束形成的干涉图样图4b：透射光束形成的干涉图样设透镜的曲率半径为R，第m级干涉圆环的半径为r，其相应的空气膜厚度为d，mm 对图3b由反射光束形成的干涉图样而言，空气膜上、下表面两反射光的光程差为 (1) 这里假定空气的折射率等于1（以下推导均同），其中，V2是空气膜下表面反射光线由光
等厚干涉实验原理简短
1.等厚干涉的原理 最低0.27元/天开通百度文库会员，可在文库查看完整内容> 原发布者：guanful 教学要求掌握等倾干涉和等厚干涉的基本概念及其应用并会算题熟悉迈氏干涉仪和法-熟悉迈 氏干涉仪和法-泊干涉仪的原理及应用。理及应用。了解时空相干性概念，了解时空相干性概念，会用其结论处理相关问题Lecture1§3.1分波前干涉装置光场的空间相干性1.杨氏干涉装置结构2.其他分波前干涉装置3.干涉条纹的移动4.光场的空间相干性Lecture2薄膜干涉§3.2薄 膜干涉-等厚条纹1.光程差公式1.光程差公式2.尖劈2.尖劈3.牛顿环3.牛顿环薄膜干涉薄膜干 涉-分振幅干涉点发出的光波，从A点发出的光波，在介质的界面处分为反射和点发出的光波 折射两部分，折射两部分，折射部分再经下界面的反射又从上界面射出。介质中，界面射出。 在n1介质中，就有，2，……一系列介质中就有1，，一系列光波。由于这些光都是从同一列 光分得的，光波。由于这些光都是从同一列光分得的，所以是相干的；这些光是将原入射光的 能量（振幅）是相干的；这些光是将原入射光的能量（振幅）分为几部分得到的，被称为分振 幅的干涉。分为几部分得到的，被称为分振幅的干涉。An1n2i11234hi21′2′n13′4′对于厚的且 厚度不等的膜，空间相干性和时间相干性极差.对于厚的且厚度不等的膜空间相干性和时间相干性极差所以我们只讨论膜很薄（夹角很小的情况.夹角很小）的情况所以我们只讨论膜很薄夹角很小的情况点光源在透明介质薄膜上下表 2.等厚干涉的物理实验报告的小结怎么写 1、调节显微镜镜筒的时候，要百从最低点向上调，以免压坏牛顿环装置。 2、钠光灯的窗口要正对着读数显微镜的45°玻璃片，度尽量保证使光线平行射到45°玻璃片上； 3、调整读数显微知镜的反光镜角度时，不要使显微镜视场中的光线太强，否则反而道看不到 干涉条纹； 4、牛顿环装置的固定螺丝不要旋得太紧，以免变形过甚； 5、调焦时，严版防读数显微镜的45°玻璃片与牛顿环或劈尖碰撞； 6、测量时要权防止螺距差，并注意不要错数干涉条纹数目。
实验一 等厚干涉现象的研究与应用
实验一 等厚干涉现象的研究与应用 1．牛顿环中心为什么是暗斑？如中心出现亮斑作何解释？对实验结果有影响吗？ 2．牛顿环的各环是否等宽 ? 环的密度是否均匀 ? 如何解释 ? 3．用同样的实验方法，能否测定凹透镜的曲率半径 ? 4．牛顿环干涉条纹畸变的可能原因有哪些 ? 实验二 分光计的应用 1．光栅光谱与棱镜光谱有哪些不同之处 ? 2．实验时并不要求仪器转轴过光栅面，这对测量衍射角有无影响 ? 3．缝的宽度对光谱的观测有什么影响？ 4．表征光栅特征的参数除了d 外，还有哪几个？如何进行测量？ 5．如何接受超声光栅衍射实验中衍射的中央极大和各级谱线的距离随功率信号源振荡频率的高低变化而增大或减小的现象？ 6．驻波的相邻波腹（或波节）键的距离等于半波长，为什么超声光栅的光栅常数在数值上等于超声波的波长？ 实验三 迈克尔逊干涉仪的应用 1．什么是空程？测量中如何操作才能避免引入空程？ 2．用等厚干涉的光程差公式说明，当d 增大时，干涉条纹由直变弯。 3．什么条件下迈克尔孙干涉仪产生等倾干涉 ? 根据什么现象判断干涉条纹确实是等倾条纹 ? 4．何谓“等光程”如何测量等光程位置？ 5．调节或测量中，条纹突然消失，怎么办？ 实验四 示波器的结构原理及其应用 1、在计算电偏转灵敏度的过程中，能得出ε与V 2有什么关系？ 2、在电聚焦实验中，由于V 2>V 1，因此G>1,这样的聚焦称为正向聚焦；若V 2 迈克尔逊干涉实验思考题 1、什么是干涉？什么是光的干涉？光的干涉有哪些必要与先决条件？什么是想干光？ 2、光的干涉实验现象是什么？本实验光的干涉现象是什么？ 3、在物理光学中有两类光的干涉现象，一种是等厚干涉，一种是等倾干涉，什么是等倾干涉？“等倾”是什么概念？指的是谁和谁的夹角？ 4、等倾干涉是哪两束光在什么条件下出现的什么光学现象？此现象与等厚干涉的牛顿环有什么区别？ 5、激光经扩束镜后的光线是平行光吗？为什么？激光经扩束镜后的光线与等倾干涉现象有何关系？如果激光经扩束镜后的光线是平行光又会出现什么干涉现象？为什么？ 6、迈克尔逊干涉仪是一种分振幅双光束干涉仪，在实验中，激光光束是如何分解的？分解后的两束光经定反射镜和动反射镜回到观察屏出现等倾干涉的实验条件是什么？ 7、补偿板的作用是什么（请详细说明）？取消补偿板还能实现光的等倾干涉现象吗？为什么？ 8、在实验中，为了说明问题的方便把哪一个反射镜虚拟化？虚拟化的前提是什么？ 9、在实验中，正确的操作是我们看到：观测屏会出现明暗相间的等倾干涉同心圆环。这说明形成干涉的两束光是平行光汇聚同一圆环，为什么？这两束光与各自的反射镜法线反射角是什么状态？如果不平行会出现什么实验现象？为什么？ 10、形成等倾干涉的两束光的光程差公式，讲义上直接给出了，请予以详细说明。 11、本实验的实验条件是什么？用什么实验方法能达到实验条件？具体如何操作？每一步骤的目标是什么？具体如何操作？ 12、在本实验中，观测屏出现什么实验现象才可记录实验数据？为什么？等倾干涉中心圆斑干涉现象与牛顿环干涉圆斑有何区别？ 13、什么是实验计数的条件？有些什么要求？在实验计数中，干涉圆环中心发生漂移是什么光学现象？为什么必须克服才能继续实验？迈克尔逊干涉实验思考题