第3章 波动光学 3- 3 光程 薄膜干涉 一、光程 光在真空中的速度 光在介质中的速度 真空中的波长 介质的折射率 介质中的波长 * P * 第3章 波动光学 3- 3 光程 薄膜干涉 波程差 相位差 物理意义：光程就是光在媒质中通过的几何路 程 , 按波数相等折合到真空中的路程。 * P * 介质中的波长 （1）光程: 媒质折射率与光的几何路程之积 = 第3章 波动光学 3- 3 光程 薄膜干涉 （2）光程差 (两光程之差) 光程差： * P * 干涉加强 相位差 干涉减弱 第3章 波动光学 3- 3 光程 薄膜干涉 A B 二、透镜不引起附加的光程差 A B 焦平面 第3章 波动光学 3- 3 光程 薄膜干涉 三、薄膜干涉 P L 3 45 1 2 面光源 第3章 波动光学 3- 3 光程 薄膜干涉 薄膜干涉条纹的特点： （1）光程差只决定于入射角i，因此i相同的光线经薄膜反 射后在相遇点都有相同的光程差，形成同一干涉条纹，叫 等倾干涉条纹。条纹的形状与透镜的方位有关，当透镜的 轴与薄膜垂直时，条纹是一系列内疏外密的同心圆环，且 中心处级次最高。 （2）光源上每一点发出的光束都产生一组相应的干涉环， 由于方向相同的平行光线被透镜会聚到焦平面上同一点， 所以由光源上不同点发出的光线，凡是有相同倾角的它们 形成的干涉环都将重叠在一起，总光强为各个干涉环的光 强的非相干叠加，因而明暗对比更为鲜明，这也就是观察 等倾条纹时使用面光源的原因。 第3章 波动光学 3- 3 光程 薄膜干涉 P L 等倾干涉的定量分析 D C 3 4 E 5 A 1 B 2 面光源 第3章 波动光学 3- 3 光程 薄膜干涉 反射光的光程差 加 强 减 弱 P L D C 3 4 E 5 A 1 B 2 第3章 波动光学 3- 3 光程 薄膜干涉 透射光的光程差 注意：透射光和反 射光干涉具有互 补 性 ， 符合能量守恒定律。 根据具体 情况而定 P L D C 3 4 E 5 A 1 B 2 第3章 波动光学 3- 3 光程 薄膜干涉 当光线垂直入射时 当 时 当 时 第3章 波动光学 3- 3 光程 薄膜干涉 薄膜厚度变化时，等倾干涉圆环会有什么样的变化？ 折射角 越小， 越大， 越大，越靠近中心，环纹的级 次越高，中心处，级次最高为 。 明纹条件 P L D C 3 A 1 B 2 满足： 第3章 波动光学 3- 3 光程 薄膜干涉 当慢慢增加薄膜的厚度 时，起初看到中心变 暗，但逐渐又一次看到中心为亮斑，中心亮斑的级 次比原来增加1，变为 ，其外面亮环的级次依 次应为 ， ， ， 视觉上将看到在中 心处又冒出了一个新的亮斑（级次为 ）而原 来的中心亮斑（ ）扩大成了第一圈亮纹，原来的 第一圈（ ）变成了第二圈 如果再增加 膜厚，中心还会变暗，继而又冒出一个亮斑，级次 为（ ），而周围的圆环又向外扩大一环。 当慢慢减小薄膜的厚度时，见看到亮环是一个 一个缩进。