半波损失的条件
半波损失
而激光器两端装有反射镜。就镀有增反(射)膜。
1.增透膜 光学镜头为减少反射光， 通常要镀增透膜。
增透膜是使膜上下两表面 的反射光满足减弱条件。
2n2 d cos r (2k 1) 2 2
(k 1,2)
减弱
例：为增强照相机镜头的透射光，往往在镜头 （n3=1.52）上镀一层 MgF2 薄膜（n2=1.38），使对人 眼和感光底片最敏感的黄绿光 = 555 nm 反射最小， 假设光垂直照射镜头，求：MgF2 薄膜的最小厚度。 解： n1
9
3 10 m
7
在该厚度下蓝紫光反射加强，所以我们看到镜头表面 为蓝紫色。 2.增反膜
减少透光量，增加反射光，使膜上下两表面的反射光满 足加强条件。 例如：激光器谐振腔反射镜采用优质增反膜介质薄膜 层已达15 层，其反射率99.9％。
e处 0为暗
明纹
暗纹
L
劈棱 e L sin ek 1 ek 2n 2 ek ek+1 L ≈ （适于平行光垂直入射） 2n 2 sin 2n 2
很小的劈尖上，才能看到干涉条纹 只有在
(4) 当某种原因引起膜的等厚线发生变化时，将 引起条纹作相应地移动。
2 2 2 r 2 e R e R e e 所以 k k k ，由于 k ， k 可忽略，
R 2 ( R ek ) 2 rk2
因此得到：
r ek 2R
2 k
（此式说明： k 与 rk 成正比，即离开中心愈 远，光程差增加愈快，因此，干涉环愈密。）ຫໍສະໝຸດ e2整理后得：
r R k
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。
再论光波的半波损失
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11章 光的干涉答案
1.1 （简答）为什么窗户玻璃在日常的日光照射下看不到干涉现象？而有时将两块玻璃叠在一起却会看到无规则的彩色条纹？利用干涉条件讨论这两种情况。
普通玻璃的厚度太大，是光波波长的很多倍，他们的相位差也就太大，不符合干涉条件，干涉条件为：相位相差不大，振动方向一致，频率相同。
1.2. （简答）简述光波半波损失的条件？1.反射光才有半波损失，2从光疏射向光密介质1.3. （简答）教材113页(第三行)说反射式牛顿环的中心圆斑中总是暗纹，那么有办法让中心变成亮斑吗？怎么办？将入射光和观察位置在牛顿环的两侧即可。
2. 选择题：2.1 如图，S1、S 2 是两相干光源到P 点的距离分别为r 1 和r 2，路径S 1P 垂直穿过一块厚度为t 2 ，折射率为n 1的介质板，路径S 2P 垂直穿过厚度为t 2折射率为n 2的另一介质板，其余部分可看作真空，这两条路径的光程差等于（D ）[r 2+(n 2－1)t 2－[r 1+(n 1－1)t 1 ]2.2 将一束光分为两束相干光的方法有和法。
分振幅法和同波阵面法。
2.4 如图所示，两个直径微小差别的彼此平行的滚珠之间的距离，夹在两块平晶的中间，形成空气劈尖，当单色光垂直入射时，产生等厚干涉条纹。
如果两滚珠之间的距离L变大，则在L范围内干涉条纹的数目 ,条纹间距（填变化情况）。
数目不变，间距变大2.5. 如图所示,一光学平板玻璃A与待测工件B之间形成空气劈尖,用波长λ=500nm的单色光垂直照射。
看到的反射光的干涉条纹如图b所示。
有些条纹弯曲部分的顶点恰好与其右边的直线部分的切线相切。
则工件的上表面上（凸起还是缺陷），高度或深度是(A) 不平处为凸起纹，最大高度为500nm三. 计算题1 在杨氏双缝实验中，设两缝之间的距离为0.2 mm，在距双缝远的屏上观察干涉条纹，若入射光是波长为400 nm至760 nm的白光，问屏上离零级明纹20 mm 处，那些波长的光最大限度地加强？1．解：已知：d=0.2mm, D=1m, L=20mm依公式：δ=dL/D=kλ∴kλ= dL/D=4×10-3nm=4000nm故当k=10时λ1=400nm k=9 时λ2=444.4nm k=8时λ3=500nm k=7时λ4=571.4nm k=6时λ5=666.7nm 五种波长的光加强。
光程与光程差 半波损失
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
大学物理—-波—-驻波与半波损失
大学物理—-波—-驻波与半波损失
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1. 驻波形成的条件 [填空题] *
_________________________________(答案：相向传播的两列相干波)
2. 什么是波节？ [填空题] *
_________________________________(答案：见书)
3. 什么是波腹 [填空题] *
_________________________________(答案：见书)
4. 驻波与行波的主要区别 [填空题] *
_________________________________(答案：驻波波形不移动，行波的波形向传播方向移动)
5. 驻波中相邻波节与波腹之间的距离 [单选题] *
半个波长(正确答案)
四分之一个波长
一个波长
不能确定
6. 发生半波损失的条件（多选） *
由波疏媒质向波密媒质传播(正确答案)
由波密媒质向波疏媒质传播
发生反射时(正确答案)
发生透射时
7. 如图，一束光从折射率为1的空气垂直入射（作图时为了每条光线清楚可辨，画为有倾角入射）到折射率为1.5的玻璃表面，入射光线、反射光线与透射光线分别用1、2、3表示，则下列说法正确的是 [单选题] *
光线1与2之间有半波损失(正确答案)
光线1与3三之间有半波损失
光线2与3之间 ️半波损失。
对驻波与半波损失的认识课件
• 驻波现象及基本概念 • 半波损失现象及原因分析 • 驻波和半波损失在光学系统中影响 • 实验验证驻波和半波损失现象 • 总结回顾与拓展延伸
01 驻波现象及基本 概念
驻波定义与形成条件
驻波定义
在波的传播过程中，两个相反方向传播的波叠加形成的一种 特殊波形，其特点是在某些位置振幅始终为零，而在另一些 位置振幅始终最大。
管乐器
在管乐器中，如长笛、单簧管等，当气流通过吹口或簧片激发管内空气振动时，也会在管 内形成驻波。通过改变管的长度、直径和吹气方式等参数，可以改变管内驻波的频率和振 幅，从而发出不同的音调和音色。
电磁场
在电磁场中，当电磁波的频率与某些物体的固有频率相同时，也会在物体内部形成驻波。 这种现象被称为共振。例如，在微波炉中，微波的频率与食物中的水分子的固有频率相同， 从而在食物内部形成驻波，使食物加热均匀。
03
在微波谐振腔中，电磁波在腔内反射形成驻波，同时在腔壁处
发生半波损失。
THANKS
感谢观看
介绍多层膜的反射特性，包括宽带反 射、高反射等特性及应用。
偏振光经过多层膜后相位变化计算
偏振光与多层膜相互作用
分析偏振光经过多层膜后的相位变化规律，包括反射、透射等情况。
相位变化计算方法
介绍计算偏振光经过多层膜后相位变化的方法，包括矩阵法、传输 线法等。
实验验证
通过实验验证偏振光经过多层膜后相位变化的计算结果，包括不同 条件下的测量结果和分析。
02 半波损失现象及 原从一种介质传播到另一种介质时， 在两种介质的交界面处，反射波与入 射波的相位会发生变化，这种相位变 化称为半波损失。
产生机理
半波损失的产生是由于波在传播过程 中遇到不同介质时，介质对波的阻抗 发生变化，导致反射波与入射波的相 位发生变化。
发生两次半波损失光程差 -回复
发生两次半波损失光程差-回复什么是半波损失光程差？它是如何发生两次的呢？我们将逐步回答这些问题。
半波损失光程差是指在光学器件中，由于不完美的设计或制造造成的相位偏移，导致光学传输路径长度的差异。
这种差异会引起光束的分离或衍射，从而影响光学性能。
通常，在干涉测量或光学通信系统中，此类相位偏移是不可避免的。
首先，我们将探讨为什么会发生第一次半波损失光程差。
通常，这是由于光纤的不完整折射率分布或纤芯直径不均匀而引起的。
这些不均匀导致了光传播速度的差异，从而导致光束到达目标位置时的相位偏移。
这种相位偏移可以通过精确控制光纤的制造过程来减小，以降低半波损失光程差的发生概率。
接下来，让我们来了解第二次半波损失光程差是如何发生的。
这通常是由于在光学系统的不同组件中引入了相位偏移，例如，透镜、反射镜或光波导。
这些组件可能会因为制造或使用过程中的误差而引起光程差的变化。
特别是在高精度的光学系统中，即使微小的相位偏移也可能会导致明显的光学性能下降。
那么，有哪些方法可以减小或纠正这种半波损失光程差呢？首先，制造高质量的光学器件是关键。
通过确保光纤和光学组件的准确制造和装配，可以最大程度地减小半波损失光程差。
其次，采用精确的波长校准技术，如干涉仪或频率计来检测和测量光学系统中的相位偏移。
根据测量结果，可以调整系统中的光学组件或光纤连接，以最小化光程差的影响。
此外，使用效果良好的光学补偿器件，如相位补偿片或光纤偏振控制器，可以进一步纠正光程差引起的相位偏移。
最后，让我们总结一下这个主题。
半波损失光程差是指由于光学器件中的相位偏移而引起的光传输路径长度差异。
这种现象可能会在光传输系统中发生两次。
第一次可能是由于光纤的制造不完美引起的，而第二次可能是由于光学组件的不准确制造或装配引起的。
为了减小或纠正这种光程差，我们可以采取一系列措施，包括制造高质量的光学器件、使用精确的波长校准技术以及使用补偿器件来纠正相位偏移。
总之，了解半波损失光程差的发生原因和解决方法对于光学系统的设计和优化至关重要。
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。
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目录半波损失
定义
半波损失理论的应用
半波损失的原因
定义
光从光疏介质射向光密介质时反射过程中，如果反射光在离开反射点时的振动方向相对于入射光到达入射点时的振动方向恰好相反，这种现象叫做半波损失。
从波动理论知道，波的振动方向相反相当于波多走（或少走）了半个波长的光程。
入射光在光疏媒质中前进，遇到光密媒质界面时，在掠射或垂直入射2种情况下，在反射过程中产生半波损失，这只是对光的电场强度矢量的振动而言。
如果入射光在光密媒质中前进，遇到光疏媒质的界面时，不产生半波损失。
不论是掠射或垂直入射，折射光的振动方向相对于入射光的振动方向，永远不发生半波损失。
光的干涉现象是有关光的现象中的很重要的一部分，而只要涉及到光的干涉现象，半波损失就是一个不得不考虑的问题。
光在不同介质表面反射时，在入射点处，反射光相对于入射光来说，可能存在半波损失，半波损失可以通过直观的实验现象——干涉花样——来得到验证。
半波损失理论的应用
半波损失理论在实践生活中有很重要的应用，如：检查光学元件的表面，光学元件的表面镀膜、测量长度的微小变化以及在工程技术方面有广泛的应用。
半波损失的原因
在洛埃镜实验中，如果将屏幕挪进与洛埃镜相接触。
接触处两束相干波的波程差为零，但实验发现接触处不是明条纹，而是暗条纹。
这一事实说明洛埃镜实
验中，光线自空气射向平面镜并在平面镜上反射后有了量值为∏的位相突变，这也相当于光程差突变了半个波长。
光在反射时为什么会产生半波损失呢？这是和光的电磁本性有关的，可通过菲涅耳公式来解释。
在任何时刻，我们都可以把入射波、反射波和折射波的电矢量分成两个分量，一个平行入射面，另一个垂直入射面。
有关各量的平行分量和垂直分量依次用指标p和s表示。
以
i1、i1´ 和i2分别表示入射角、反射角和折射角，它们确定了各波的传播方向。
以A1、A1´、A2来依次表示入射波、反射波和折射波的电矢量的振幅，它们的分量相应就是Ap1、Ap1´、Ap2和As1、As1´、As2。
但由于三个波的传播方向各不相同，必须分别规定各分量的某一方向为正，这种规入射光在光疏介质（n1小）中前进，遇到光密介质（n2大）的界面时定可任意（只要在一个问题的全部讨论过程中始终采取同一种正方向选择）。