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薄膜干涉(二)

下一节:迈克耳逊干涉仪

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薄膜干涉(二)课程教案、知识点、字幕

同学们好

上一节课我们讲薄膜干涉里头的

等厚条纹

这一次 我们讲薄膜干涉里头的

等倾干涉条纹

我们先看 点光源照明时候的

干涉条纹的情况进行分析

那么等倾条纹 它的薄膜

是个均匀厚度的薄膜

这个点光源 在这个地方

那么这个点光源

当然是照到薄膜上各个方向的

角度的光都有的

咱们就看 从S发射到A这一点

那么入射角是i

到了A这一点以后

那么它就会发生反射

从D反射上去这叫光线1

A这一点它也会折射到介质中间去

介质的折射率是n

外界的折射率是n'

那么 从A折射到它的下表面B

到B以后又反射到了上表面C

又折射 2光线出去

那么这个光线出去以后

我们看到 C,D这个面

是一个等相面

因为它垂直于光线的等相面

从C,D以后 我们说光程是一样的

由于通过透镜聚焦

刚才我们讲过

光程是一样的

所以我们要算这两条光线

它能不能形成干涉的相加

或者是减弱的话

算光程差就算什么呢

就算从A到B到C

或者从A到D这个之间的光程差

好 光束1跟2的光程差

我们就可以算 δ就等于n

是在折射率 是在这里头的

AB加上BC的长度

减去n'AD的长度 再加λ/2

由于后表面这个地方有半波损失

那么AB跟BC等于多少呢

AB跟BC它是相等的

那么它等于它的厚度e除以cosr

这个r是它的折射角

AD=AC×sini

那么AD的话 就等于这一段

这一段等于什么呢

等于两倍的e×tgr

r是这里的折射角

所以AD=AC×sini=2etgrsini

好 很容易得到把它代进去

我们算这个δ

这个δ算出来就应该等于

2ne/cosr减去(2n'esinr×sini)/cosr

再加λ/2

我们继续往下看

刚才这张图还在这个地方

那么由于折射定律的成立

n'sini=nsinr

入射角乘sini

按照折射定律

n'sinr Snell公式

按照折射定律的Snell公式

n'sini就等于nsinr

我们就可以得到

δ光程差就等于2necosr+λ/2

那么这是一个比较简单的形式了

或者我们可以得到

δ=2e根号N平方-N'平方sin平方i+λ/2

那么上边这个公式

是按照折射的角度来看的

那么这个公式

是按照入射角来区分的

那么明纹是什么情况呢

明纹就是这个δ=kλ

也就是λ的整数倍的情况是明纹

暗纹的情况话呢这个δ

就等于(2k'+1)λ/2也就是

λ/2的整数倍

当k或者k'一定的值时候

i也是一定的

这个我们可以看到一一对应 也就是说

倾角i 入射的倾角i相同的光线

对应于同一条干涉条纹

这就是等倾条纹

我们继续往下看

这前面都一样的

等倾条纹有什么特点呢

首先 它的形状是同心的圆环

因为任何这个方向

它都在这个上面

所以最后它是个同心的圆环

只要入射角一样

同心圆环

所以它的圆环的半径

就是它的焦距乘以tgi

条纹的间隔分布是内疏外密

这又是为什么

请大家自己去考虑

条纹的级次分布

当e一定的时候

那么随着k的增加

级次的增加

它的光程差也要增加

光程差的增加的话

从上面这个来看的话

那么它的入射角就要减小

入射角减小

就会造成它的同心圆环的半径

就要减小

膜厚变化 条纹也要移动

因为k一定的时候

随着膜的厚度的增加

那么它的角度入射角就会增加

那么入射角增加

它会使得它的同心圆环的半径也要增加

波长对条纹也会有影响

k一定的时候

e也一定 厚度也一定

那么随着波长的增加

它的i入射角就要下降

入射角下降的话

同心圆环的半径也会下降

所以 这些就是等倾条纹的一些特点

那么等倾条纹 刚才我们所说的

是一个点光源所造成的等倾条纹

如果把我们点光源换成一个面光源

会是什么结果呢

比如说

刚才点光源 我们现在换成一个面光源

这个面光源的话

我们看这一点 它这个角度来

它在这个地方最后产生的一个条纹

那么别的点 同样是这个入射角

它也在这个地方产生干涉的条纹

面光源任何一个点

只要入射角同样是i

那么都在同一个地方产生干涉条纹

也就是说只要i相同

它们都将会聚在同一个干涉环上

当然每一个发光点

它是组成了一组干涉的条纹

它是相干叠加

但是 不同的发光点

在这个地方是非相干叠加

但是这些非相干叠加

它的位置是一样的

所以用面光源会造成非常大的优点

使得我们的干涉条纹非常清晰

明暗对比更加鲜明

这是等倾条纹的

很大的一个优点跟特点

我们观察等倾条纹的装置

跟光路 大体是这样的

一个光源在这个地方

依然是一面分束镜

有一部分让它按照一定的角度

照射到这个薄膜上

完了这个薄膜它反射

通过这个透镜 在屏幕上聚焦

形成等倾条纹

那么这个就是它的光路结构的图

是这样子

那么面光源照这个地方

同一个倾角它照射到这个地方

就是产生了一个等倾

最后在这形成了一个条纹一个圆环

那不同的角度它会形成不同的圆环

那么这就是

观察等倾条纹的实验装置

就是这个情况

对于观测等倾条纹

它已经没有光源宽度

跟条纹衬比度的矛盾

这就是我们刚才说的

等倾条纹的优点所在

下面我们介绍一下等倾干涉的实验

我这里用的仪器是一个氦氖激光器

波长6328A的

通过一个透镜把它扩束

使得它是一个放射状的光

这个光照到一个平镜上

平镜的两个面反射光

这样产生等倾的干涉条纹

下面我们就来看一下

每个圈就表示不同的入射角度

倾角不一样

那么一圈一圈的话

就表示不同的倾角的干涉条纹

这一堂课就上到这里

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WEEK1

-电荷和库仑定律

--引言

--电荷

--库仑定律

-WEEK1--电荷和库仑定律

-电场及叠加原理,电偶极子

--电场和电场强度

--点电荷电场及叠加原理

--点电荷电场及叠加原理(续1)

--点电荷电场及叠加原理(续2)

--点电荷电场及叠加原理(续3)

-WEEK1--电场及叠加原理,电偶极子

-高斯定律

--电通量

--立体角*

--高斯定律的证明*

--高斯定律和电场线

--高斯定律的应用

--高斯定律的应用(续)

-WEEK1--高斯定律

-WEEK1--本周作业

-week1课件

WEEK2

-静电场环路定理、电势和叠加原理

--环路定理

--电势和叠加原理

--电势和叠加原理(续)

--电势梯度

--等势面

-WEEK2--静电场环路定理、电势和叠加原理

-静电能

--电荷系静电能

--电荷系静电能(续1)

--电荷系静电能(续2)

-WEEK2--静电能

-导体静电平衡

--物质中电场

--导体静电平衡

--导体静电平衡条件(续1)

--导体静电平衡条件(续2)

-WEEK2--导体静电平衡

-WEEK2--本周作业

-week2课件

WEEK3

-导体周围电场

--有导体时静电场的计算

--有导体时静电场的计算(续)

-WEEK3--导体周围电场

-静电屏蔽

--导体壳与静电屏蔽

-WEEK3--静电屏蔽

-电容及电容器

--电容及电容器

--电容及电容器(续)

-WEEK3--电容及电容器

-电介质

--介质对电场的影响

-WEEK3--电介质

-极化强度矢量,极化电荷

--极化强度

--极化电荷

-WEEK3--极化强度矢量,极化电荷

-WEEK3--本周作业

-week3课件

WEEK4

-极化规律、电位移矢量

--电介质的极化规律

--电介质的极化规律(续)

--电位移矢量及其应用

--电位移矢量及其应用(续)

-WEEK4--极化规律、电位移矢量

-有介质时静电场能量

--有介质时静电场能量

-WEEK4--有介质时静电场能量

-电流密度、稳恒电流和稳恒电场

--电流密度

--稳恒电流和稳恒电场

-WEEK4--电流密度、稳恒电流和稳恒电场

-电动势、欧姆定律的微分形式及基尔霍夫定律

--电动势

--欧姆定律

--欧姆定律(续)

-WEEK4--电动势、欧姆定律的微分形式及基尔霍夫定律

-电流微观图像和暂态过程

--电流微观图像

--电容器的充放电(暂态过程)*

-WEEK4--电流微观图像和暂态过程

-本周作业

--week4--本周作业

-week4课件

WEEK5

-洛仑兹力、磁感应强度

--电流磁效应

--磁场和磁感应强度

-WEEK5--洛仑兹力、磁感应强度

-毕-萨-拉定律、磁场叠加原理和磁场高斯定理

--毕-萨-拉定律

--毕-萨-拉定律(续)

--磁场高斯定律

-WEEK5--毕-萨-拉定律、磁场叠加原理和磁场高斯定理

-静磁场环路定理

--安培环路定理及其应用

--安培环路定理及其应用(续1)

--安培环路定理及其应用(续2)

-WEEK5--静磁场环路定理

-安培力和霍尔效应

--带电粒子在磁场中的运动

--霍尔效应

--安培力

-WEEK5--安培力和霍尔效应

-WEEK5--本周作业

-week5课件

WEEK6

-载流线圈在均匀磁场中受的磁力矩、磁矩

--载流线圈在均匀磁场中受的磁力矩

-WEEK6--载流线圈在均匀磁场中受的磁力矩、磁矩

-磁介质对磁场的影响和原子磁矩

--磁场中的磁介质

--原子的磁矩

-WEEK6--磁介质对磁场的影响和原子磁矩

-磁化强度矢量、磁化电流和磁场强度H及其环路定理

--磁介质的磁化

--磁化电流

--有磁介质时磁化的规律

-WEEK6--磁化强度矢量、磁化电流和磁场强度H及其环路定理

-WEEK6--本周作业

-week6课件

WEEK7

-铁磁介质和简单磁路

--磁场的界面关系

--铁磁性材料

-WEEK7--铁磁介质和简单磁路

-法拉第电磁感应定律

--法拉第电磁感应定律

--电磁感应定律和磁通连续定理的普适性

-WEEK7--法拉第电磁感应定律

-动生电动势和感生电动势、感生电场和涡流

--动生电动势

--感生电动势和感生电场

--涡电流

-WEEK7--动生电动势和感生电动势、感生电场和涡流

-自感和互感

--自感

--互感

-WEEK7--自感和互感

-WEEK7--本周作业

-week7课件

WEEK8

-暂态过程和磁场能量

--RL电路的暂态过程

--磁场的能量

-磁场和电场的相对性

--电场和磁场的相对性

-位移电流和麦克斯韦方程组

--麦克斯韦方程组和电磁波

--麦克斯韦方程组

-WEEK8--位移电流和麦克斯韦方程组

-电磁波、坡因廷矢量和光压

--电磁波

--坡印廷矢量

--电磁波的动量

--光压——辐射压强

-本周作业

--week8--本周作业

-week8课件

WEEK9

-波动光学—引言

--波动光学——引言

-WEEK9--波动光学—引言

-杨氏双缝干涉、相干光

--光的干涉

--双缝干涉

-WEEK9--杨氏双缝干涉、相干光

-光源及发光性质

--光源的发光特性

--时间相干性

--空间相干性

-WEEK9--光源及发光性质

-光程、等倾和等厚干涉

--光程

--薄膜干涉(一)

--薄膜干涉(二)

-WEEK9--光程、等倾和等厚干涉

-迈克耳逊干涉仪

--迈克耳逊干涉仪

-WEEK9--本周作业

-week9课件

WEEK10

-衍射现象、单缝夫琅禾费衍射

--惠更斯原理

--单缝夫琅禾费衍射

--单缝夫琅禾费衍射(续)

-WEEK10--衍射现象、单缝夫琅禾费衍射

-光栅衍射

--光栅衍射

--光栅衍射(续)

-WEEK10--光栅衍射

-光学仪器分辨本领

--光学仪器的分辨本领

--光学仪器的分辨本领(续)

-WEEK10--光学仪器分辨本领

-X射线晶体衍射

--X射线的衍射

-WEEK10--X射线晶体衍射

-WEEK10--本周作业

-week10课件

WEEK11

-光的偏振状态和偏振片

--光的偏振状态

--光的偏振状态(续)

--起偏和检偏

-WEEK11--光的偏振状态和偏振片

-反射和折射光偏振

--反射和折射及散射光的偏振

-WEEK11--反射和折射光偏振

-晶体双折射、波片

--双折射

--双折射(续)

--波片

-WEEK11--晶体双折射、波片

-偏振光干涉、人工双折射和旋光

--偏振光的干涉

--人工双折射

--旋光现象

-WEEK11--偏振光干涉、人工双折射和旋光

-量子物理诞生和黑体辐射

--量子物理

--黑体辐射

-WEEK11--量子物理诞生和黑体辐射

-WEEK11--本周作业

-week11课件

WEEK12

-光电效应、光子和康普顿效应

--光电效应

--光子

--光子(续)

--光子(续2)

--康普顿效应

-WEEK12--光电效应、光子和康普顿效应

-物质波、波函数和概率密度

--物质波

--波函数

--波函数(续)

-WEEK12--物质波、波函数和概率密度

-不确定性关系

--不确定关系

-WEEK12--不确定性关系

-薛定谔方程

--薛定谔方程

-WEEK12--薛定谔方程

-一维无限深势阱

--一维无限深势阱

-WEEK12--一维无限深势阱

-WEEK12--本周作业

-week12课件

WEEK13

-一维问题

--一维谐振子

--势垒穿透

--扫描隧道显微镜

-WEEK13--一维问题

-氢原子能级和角动量

--原子中的电子

--玻尔理论发展的基础

--氢原子的量子力学处理

--能量量子化

-WEEK13--氢原子能级和角动量

-电子自旋、费米子和泡利不相容原理

--电子自旋与自旋轨道耦合

--碱金属原子光谱的双线

--微观粒子的不可分辨性

--各种原子核外电子排布

-WEEK13--电子自旋、费米子和泡利不相容原理

-WEEK13--本周作业

-week13

WEEK14

-X射线、激光、分子光谱简介

--video

--Video

--分子光谱简介

--激光

--光学谐振腔

-WEEK14--X射线、激光、分子光谱简介

-固体电子气模型和量子统计

--固体

--自由电子气体模型

--量子统计

-WEEK14--固体电子气模型和量子统计

-能带模型

--能带

-能带模型--作业

-本周作业

--WEEK14--本周作业

-week14

WEEK15

-半导体和PN结

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-WEEK15--半导体和PN结

-原子核性质、核磁共振

--Video

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--Video

-WEEK15--原子核性质、核磁共振

-放射性和衰变规律

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--α衰变

--穆斯堡尔效应

--β衰变

-WEEK15--放射性和衰变规律

-结合能、核力

--核的结合能

--核力

-WEEK15--结合能、核力

-粒子物理简介

--基本粒子

-WEEK15--粒子物理简介

-本周作业

--WEEK15--本周作业

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期末考试

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-期末考试--期末考试Part3

薄膜干涉(二)笔记与讨论

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