第3章光的干涉2薄膜干涉.ppt

1,5 分振幅法双光束干涉 一、相干光束和光程差 二、等厚条纹 三、等倾条纹,2,一、相干光束和光程差,薄 膜 干 涉,4,在确定的角度下观察或说：入射角固定则在波长一定的情况下光程差只取决于薄膜的厚度相同厚度的地方对应相同的光程差,2)等倾干涉,薄膜的厚度均匀则相同倾角的光线光程差相同,两个特殊结果,1)等厚干涉,5,明纹,暗纹,同一厚度e对应同一级条纹 等厚条纹,1.劈尖干涉平行光垂直入射到劈尖上,二、等厚条纹,光程差,条纹形状,与薄膜的等厚线相同,6,条纹间距,7,条纹的移动,怎么看条纹移动？盯住某一级 看这一级对应的厚度在哪个方向,条纹疏密的变化,变疏,变密,（反映膜的厚度变化）,（反映楔角的改变）,8,应用,测表面不平度,思考：怎么判断楔角的位置?,9,光程差：,第m个暗环半径？,10,白光入射的牛顿环照片,11,思考：1.定性说明由上图装置得到的 牛顿环条纹形状的疏密情况2.如果轻轻点一下上透镜的中点条纹怎样移动?,12,测透镜球面的半径R,检验透镜球表面质量,看到了干涉花样 您用什么简易办法判别是上述哪种情况?,如果待测透镜合格 现象如何?,应用,13,三、等倾条纹,L,f,P,o,r环,i,C,2,1,S,i,i,i,薄膜的厚度均匀则相同倾角的光线光程差相同,14,观察等倾条纹的实验装置和光路,15,倾角i相同的光线对应同一条干涉条纹 等倾条纹,一系列同心圆环,内疏外密,中间级次最高,16,只要入射角i相同 都将汇聚在同一个干涉环上（非相干叠加）,面光源在薄膜干涉中的特殊贡献,应用：增透(射)膜和增反射膜,膜厚度均匀 垂直入射 对某个波长增透 膜厚至少是多少？,17,镜头颜色为什么发紫?,18,如何在实验上区分上述条纹是等倾还是牛顿环?,19,6 干涉仪,一、迈克耳逊干涉仪二、法布里-珀罗干涉仪三、光学相干CT,20,6 干涉仪,一、迈克耳逊干涉仪,1.工作原理,光束2和1发生干涉,M1,2,2,1,1,半透半反膜,补偿板G2的作用,无G2时的光程差：,有G2时的光程差：,21,获得等倾条纹的条件,获得等厚条纹的条件 M1、M2 有小夹角 平行光入射,观察条纹移动,2.应用,微小位移测量,测折射率,M1、M2平行 发散光入射,M2平移d 时 干涉条移过N条则,迈克耳逊干涉仪,23,利用干涉仪测气体折射率,24,用迈克耳逊干涉仪测气流,25,迈克耳逊在工作,迈克耳逊（A.A.Michelson）美籍德国人,因创造精密光学仪器，用以进行光谱学和度量学的研究，并精确测出光速，获1907年诺贝尔物理奖。,26,爱因斯坦:“我总认为迈克尔逊是科学中的艺术家，他的最大乐趣似乎来自实验本身的优美和所使用方法的精湛，他从来不认为自己在科学上是个严格的专家，事实上的确不是，但始终是个艺术家。”许多著名的实验都堪称科学中的艺术，如：全息照相实验，吴健雄实验，兰姆移位实验等等。重要的物理思想巧妙的实验构思精湛的实验技术 科学中的艺术,27,二、法布里-珀罗干涉仪多光束薄膜干涉的应用,基本装置图,主极大满足的光程差？,未考虑镀膜面对相位的影响,28,光学相干CT 断层扫描成像新技术（Optical Coherence Tomography简称OCT）,CT-Computed Tomography 计算机断层成象,第二代：NMR CT核磁共振成象第三代：光学相干CTOCT 微米量级的空间分辨率,第一代：X射线CT,射线CT工业CT,三、“古老”原理的现代应用之例,29,原理,*样品中不同位置处反射回的光脉冲延迟时间不同*不同的材料或结构反射的强度不同,要实现微米量级的空间分辨率,即就要求能测量 秒的时间延迟,激光器的脉冲宽度要很小1015秒 飞秒,30,时间延时短至10141015s 电子设备难以直接测量,可利用光学迈克耳逊干涉仪原理,只有当参考光与信号光的某个脉冲经过相等光程时才会产生光学干涉现象,因为1015秒 的光脉冲大约只有一个波长,31,要测量从眼内不同结构回来的光延迟 只须移动参考镜使参考光分别与不同的信号光产生干涉,参考臂扫描可得到样品深度方向的一维测量数据光束在平行于样品表面的方向进行扫描测量 可得到横向的数据将得到的信号经计算机处理便可得到样品的立体断层图像,分别记录下相应的参考镜的空间位置 这些位置便反映了眼球内不同结构的相对空间位置,32,实验装置光纤化的迈克耳逊干涉仪,探测器,光纤耦合器,样品,光纤聚焦器,反射镜,33,大葱表皮的 OCT 图像,实际样品大小为10mm4mm，图中横向分辨率约为20m 纵向分辨率约为25m,应用,生物,医学,材料科学,我国第一台OCT的第一张图 清华原子分子国家重点实验室,34,兔子眼球前部的OCT图像,清华原子分子国家重点实验室,第3章结束,