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1、第四節(jié),等厚干涉 劈尖、牛頓環(huán),一、劈尖,,用單色平行光垂直照射玻璃劈尖，由于在同條紋下的薄膜厚度相同，形成干涉條紋為平行于劈棱的一系列等厚干涉條紋。,4.等厚干涉、劈尖、牛頓環(huán) / 一、劈尖,由于單色光在劈尖上下兩個表面后形成 、 兩束反射光。滿足干涉3個條件，由薄膜干涉公式：,,加強(qiáng),減弱,,4.等厚干涉、劈尖、牛頓環(huán) / 一、劈尖,1.劈棱處,dk=0,光程差為,劈棱處為暗紋,,2.第 k 級暗紋處劈尖厚度,由,4.等厚干涉、劈尖、牛頓環(huán) / 一、劈尖,,,3.相鄰暗紋劈尖厚度差,,4.相鄰條紋間距,4.等厚干涉、劈尖、牛頓環(huán) / 一、劈尖,,4.等厚干涉、劈尖、牛頓環(huán) / 一、劈尖,
2、干涉條紋的移動,二、劈尖的應(yīng)用,1.測量微小物體的厚度,,,,,將微小物體夾在兩薄玻璃片間，形成劈尖，用單色平行光照射。,由,有,4.等厚干涉、劈尖、牛頓環(huán) / 二、劈尖的應(yīng)用,例：測量鋼球直徑,用波長為589.3nm的鈉黃光垂直照射長 L=20mm 的空氣劈尖，測得條紋間距為,求：鋼球直徑d。,解：,4.等厚干涉、劈尖、牛頓環(huán) / 二、劈尖的應(yīng)用,2.檢測待測平面的平整度,由于同一條紋下的空氣薄膜厚度相同，當(dāng)待測平面上出現(xiàn)溝槽時條紋向左彎曲。,,,,,光學(xué)平板玻璃,,4.等厚干涉、劈尖、牛頓環(huán) / 二、劈尖的應(yīng)用,例1211兩塊平玻璃構(gòu)成空氣劈尖，左邊為棱邊，用單色平行光垂直入射，若上面的平
3、玻璃慢慢地向上平移，則干涉條紋 （A）向棱邊方向平移，條紋間隔變小， （B）向棱邊方向平移，條紋間隔變大， （C）向棱邊方向平移，條紋間隔不變， （D）向遠(yuǎn)離棱邊的方向平移，條紋間隔變小。,相鄰明（暗）紋間的距離l,當(dāng)平玻璃慢慢向上平移，干涉條紋向棱邊方向平移，明紋或暗紋之間的距離是相同的,答案c,例1212用波長為的單色光垂直照射折射率為n的劈尖薄膜形成等厚干涉條紋，若測得相鄰明條紋的間距為，則劈尖角。,解：相鄰兩明紋之間的厚度差為,相鄰兩明紋的間距與相應(yīng)厚度差e間存在如下關(guān)系,在角很小時，有,例1213 用波長=500nm (1nm =109 m）的單色光垂直照射在由兩塊玻璃板（一端剛好接
4、觸成為劈棱）構(gòu)成的空氣劈尖上，劈尖角 =2102rad ，如果劈尖內(nèi)充滿折射率為 n= 1.40的液體，求從劈棱數(shù)起第五個明條紋在充入液體前后移動的距離。,充入液體前后第五個明紋移動的距離 L=L1 - L29(1 1n )4 = 1.61 mm,解：設(shè)第五個明紋處膜厚為 e， 則有 2 n e + 2 = 5 ,由上兩式得 2nL = 92 ， L= 94 n ,設(shè)該處至劈棱的距離為L，則有近似關(guān)系 e =L ，,充入液體后第五個明紋位置 L2= 94 n ,充入液體前第五個明紋位置 L1= 94 ,三、牛頓環(huán),將一塊半徑很大的平凸鏡與一塊平板玻璃疊放在一起，用單色平行光垂直照射，由平凸鏡下
5、表面和平板玻璃上表面兩束反射光干涉，產(chǎn)生牛頓環(huán)干涉條紋。,,,,,4.等厚干涉、劈尖、牛頓環(huán) / 三、牛頓環(huán),牛頓環(huán),空氣薄膜相同處光程差相同，干涉條紋為一系列同心圓。,4.等厚干涉、劈尖、牛頓環(huán) / 三、牛頓環(huán),由于,、 兩束反射光的光程差附加,,加強(qiáng),減弱,,項(xiàng)。,中心 dk=0,,為暗環(huán)。,4.等厚干涉、劈尖、牛頓環(huán) / 三、牛頓環(huán),4.等厚干涉、劈尖、牛頓環(huán) / 三、牛頓環(huán),,加強(qiáng),減弱,2.牛頓環(huán)半徑,明環(huán)由,4.等厚干涉、劈尖、牛頓環(huán) / 三、牛頓環(huán),暗環(huán)由,由此可知：條紋不是等距分布,4.等厚干涉、劈尖、牛頓環(huán) / 三、牛頓環(huán),3.牛頓環(huán)應(yīng)用,測量未知單色平行光的波長,用讀數(shù)顯微
6、鏡測量第 k 級和第 m 級暗環(huán)半徑 rk、rm,4.等厚干涉、劈尖、牛頓環(huán) / 三、牛頓環(huán),檢測光學(xué)鏡頭表面曲率是否合格,將玻璃驗(yàn)規(guī)蓋于待測鏡頭上，兩者間形成空氣薄層，因而在驗(yàn)規(guī)的凹表面上出現(xiàn)牛頓環(huán)，當(dāng)某處光圈偏離圓形時，則該處有不規(guī)則起伏。,4.等厚干涉、劈尖、牛頓環(huán) / 三、牛頓環(huán),例12.7在牛頓環(huán)實(shí)驗(yàn)中，透鏡的曲率半徑為5.0 m，直徑為2.0 cm. (1)用波長5 893 的單色光垂直照射時，可看到多少干涉條紋？ (2)若在空氣層中充以折射率為n的液體，可看到46條明條紋，求液體的折射率(玻璃的折射率為1.50).,解(1)由牛頓環(huán)明環(huán)半徑公式,可見條紋級次越高，條紋半徑越大，由上式得,可看到34條明條紋.,(2)若在空氣層中充以液體，則明環(huán)半徑為,故,可見牛頓環(huán)中充以液體后，干涉條紋變密.,
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