等倾干涉是
薄膜干涉的一种。薄膜此时是均匀的,光线以倾角i入射,上下两条反射光线经过透镜作用汇聚一起,形成干涉。由于
入射角相同的光经薄膜两表面反射形成的
反射光在相遇点有相同的
光程差,也就是说,凡入射角相同的就形成同一条纹,故这些
倾斜度不同的
光束经薄膜反射所形成的干涉花样是一些明暗相间的同心圆环.这种干涉称为等倾干涉。倾角i相同时,干涉情况一样(因此叫做“等倾干涉”)。
概念
等倾干涉是
薄膜干涉的一种。薄膜此时是均匀的,光线以倾角i入射,上下两条反射光线经过透镜作用汇聚一起,形成干涉。由于
入射角相同的光经薄膜两表面反射形成的
反射光在相遇点有相同的
光程差,也就是说,凡入射角相同的就形成同一条纹,故这些
倾斜度不同的
光束经薄膜反射所形成的干涉花样是一些明暗相间的同心圆环.这种干涉称为等倾干涉。倾角i相同时,干涉情况一样(因此叫做“等倾干涉”)。
h一定时,干涉级数愈高(j愈大),相当于i2愈小.此外,
等倾干涉条纹只呈现在会聚平行光的
透镜的
焦平面上,不用透镜时产生的干涉条纹应在无限远处,所以我们说等倾干涉条纹定域于无限远处。
薄膜干涉
概述
薄膜干涉是分振幅干涉,是由薄膜产生的干涉。薄膜可以是透明固体、液体或由两块玻璃所夹的气体薄层。入射光经薄膜上表面反射后得第一束光,折射光经薄膜下表面反射,又经上表面折射后得第二束光,这两束光在薄膜的同侧,由同一入射振动分出,是
相干光,属分振幅干涉。若光源为扩展光源(面光源),则只能在两相干光束的特定重叠区才能观察到干涉,故属定域干涉。对两表面
互相平行的平面薄膜,干涉条纹定域在无穷远,通常借助于会聚透镜在其像方焦面内观察;对楔形薄膜,干涉条纹定域在薄膜附近。
光程差公式
薄膜干涉中两
相干光的
光程差公式(表示为
入射角的函数形式)为
式中n为薄膜的折射率,d为
入射点的薄膜厚度; 为薄膜的入射角;+λ/2为由于两束相干光在性质不同的两个界面(一个是光疏-光密界面,另一是光密-光疏界面)上反射而引起的附加
光程差。
薄膜干涉原理广泛应用于光学表面的检验、微小的角度或线度的精密测量、
减反射膜和
干涉滤光片的制备等。
作用
(1)利用薄膜干涉还可以制造增透膜。在照相机、放映机的
透镜表面上涂上一层透明薄膜,能够减少光的反射,增加光的透射,这种薄膜叫做
增透膜。平常在照相机镜头上有一层反射呈蓝紫色的膜就是增透膜。
(2)如果增加光的反射成为增反膜,用于
汽车玻璃贴膜等。
(3)可以用于检测平面是否平整。
干涉条纹形成
单色点光源照明时的干涉条纹
干涉条纹如图1所示:
双光束的干涉
光束a1、a2光程差( ):
整理得:
注意:若存在半波损失,一定要在光程差后加一项 ,我们约定 。
(1)相长干涉:
(2)相消干涉:
由于薄膜的厚度均匀,那么光程差只决定于入射光在薄膜上的入射角i1(或折射角i2 )。由此可见相同倾角的光线光程差相同,即倾角i相同的光线对应同一条干涉级。
干涉条纹:具有相同入射角的光线与薄膜表面交点的轨迹。
干涉图样
当
光程差为波长整数倍时,形成亮条纹,为
半波长奇数倍时是暗条纹。等倾条纹是内疏外密的同心圆环。
特点
条纹级次
(1)明纹:
显然,对于平行膜面厚度一定, 上升, 下降, 上升。
说明:其干涉级次为内高外低,且中心级次最高。
薄膜厚度对条纹间距的影响
假如上次间距是d中心为j级,这次间距为比d小的数级数肯定也小,则间距就大。
说明:薄膜厚度越薄,条纹间距越大。
条纹的动态变化
(1)当厚度d0变化时,条纹的级次相应发生变化;
(2)圆心处将会出现明-暗-明的交替变化;
(3)条纹级次改变一个,薄膜厚度改变;
(4)d0减小,中心条纹级次j0降低;
圆心处的出现亮暗交替的变化,且各干涉条纹向中心收缩(向内移动)。
(5)d0增大,中心条纹级次j0升高;
圆心处的出现亮暗交替的变化,且各干涉条纹向外涌出(向外移动)。
等倾干涉应用
(1)增透膜:在元件(镜头)表面蒸镀一层适当厚度、适当折射率的薄膜,对于某特定波长反射光干涉相消;透射增强。
(2)增反膜(高反膜):若使膜上下两表面的反射光满足加强条件,减少透光量,增加反射光。
(3)紫外防护镜、冷光膜、各种面镜,激光谐振腔……