光的干涉——分振幅干涉

四．实验测量及数据处理：

1.用牛顿环测平凸透镜的曲率半径：

已知纳光灯的波长λ=0.0000005893m

由公式λ

)(422n m D D R n

m --=可以得到五个逐差得到的曲率半径值：

得到凸透镜曲率半径的最终结果：R=0.87±0.02 m 2.干涉法测量薄膜膜厚：

10条暗纹等厚干涉条纹的间距数据及其处理

得到10条暗纹等厚干涉条纹的间距为：a=(1.30±0.03)*10-03 m

条纹移动的距离数据及其处理

条纹移动的距离为：b=(40.4±0.2)*10-03 m 由以上数据，由公式102??=

a

b

d λ，得到薄片厚度d 的平均值为 d(avg)=9.14484E-05 影响系数Ca=0.07，Cb=0.002， 得到d 的不确定度为m Ub Cb Ua Ca Ud -062210*2.00)*()*(=+=

可以得到，薄片厚度d 为：d=(9.1±0.2)*10-05 m

五．讨论：

1. 如果牛顿环中心是亮斑而不是暗斑，说明凸透镜和平板玻璃的接触不紧密，或者说没有接触，这样形成的牛顿

环图样不是由凸透镜的下表面所真实形成的牛顿环，将导致测量结果出现误差，结果不准确。

2. 牛顿环器件由外侧的三个紧固螺丝来保证凸透镜和平板玻璃的紧密接触，经测试可以发现，如果接触点不是凸

透镜球面的几何中心，形成的牛顿环图样将不是对称的同心圆，这样将会影响测量而导致结果不准确。因此在调节牛顿环器件时，应同时旋动三个紧固螺丝，保证凸透镜和平板玻璃压紧时，接触点是其几何中心。另外，对焦时牛顿环器件一旦位置确定后，就不要再移动，实验中发现，轻微移动牛顿环器件，都将导致干涉图样剧烈晃动和变形。

3. 如果读数显微镜的视场不亮，可以有三个调节步骤：一，整体移动显微镜，使反光镜组对准纳光灯；二，通过

旋钮调节物镜下方的反光玻璃，使其成45度，正好将光线反射到牛顿环器件上；三，调节载物台下方的反光镜，是纳光灯的光线可以通过载物台玻璃照射到牛顿环器件。总之，调节反射光路，是解决视场偏暗的主要方法。 4. 为什么用半透膜板而不用普通玻璃板同待测膜厚的样品构成一个空气劈尖？其理论依据是什么？

本实验采用的钠光灯所提供的钠光双线经普通玻璃与薄膜样品干涉后，干涉效果较差，需经半透膜板，而后方可形成明显的条纹。

5. 你认为在本实验中采用干涉法测量薄膜的膜厚时可能存在什么问题？如何改进？

首先，干涉条纹与移动条纹位置读数不精确，导致b 与a 的值不准确；其次，薄膜板与半透膜板之间的灰尘颗粒对膜厚的测量也有较大影响；最后，薄膜严重的划伤对膜厚的测量有很大的影响。

6. 通过实验观察，叙述普通空气劈尖产生的干涉条纹同本实验薄膜测量的空气劈尖产生的干涉条纹有什么不同，

其原因是什么？

由于薄膜板上只是部分涂了部分薄膜，所得的干涉条纹中间有转折处，而普通空气劈尖由于光程差直线分布，没有转折处。

六．结论：1.平凸透镜的曲率半径R=0.87±0.02 m

2.该实验中获得的感触是，耐心与细心是实验成功的重要保证。另外，长期使用读数显微镜容易导致视疲劳，建议改进成由电子显示屏输出的样式而不用肉眼直接观察。

光纤双光束干涉实验

南昌大学实验报告 学生姓名：刘pp 学号：5502vvvv 专业班级：vvvvvvvv 实验日期：2014/9/17 实验成绩： 实验三光纤双光束干涉实验 一、实验目的 1、掌握双光束干涉测量的原理 2、了解利用光纤干涉测量的优点和应用场合 二、实验装置 He-Ne 激光器，透镜，五维微调节架、控件箱（分束器），CCD，监视器，视频线。 三、实验原理 以光纤取代传统干涉仪的空气光程，构成了光纤双光束干涉仪。由激光器发出的相干光，经分束器分别送入两根长度基本相同的单模光纤（其中一根作测量臂，一根作参考臂），两根光纤的末端会合在一起后，输出的激光束相遇迭加后产生干涉，形成干涉条纹。 干涉场的光强：I∝（1+cosθ） 当θ=2mπ时，干涉场光强取极大值。m 为干涉级次，且满足关系式： m =△L / λ , 或： m=v△t 当外界因素使测量臂光纤相对参考臂贡献长度改变△L ，导致了相对光程时延△t ；或者使传播光的频率 v 或光波长λ发生变化时，都会使 m 的值变化。 探测臂 He-Ne 光纤 分束器 参考臂 干涉条纹 图 1 光纤双光束干涉仪 当波长为λ0 的光入射到长为 L 的光纤时，以光纤的入射端面为基准，则出射光的相位为：ψ=βL= k0nL 式中：β——光在光纤中的传播常数 k0——光在真空中的传播常数 n ——光纤芯的折射率 L ——被测场与测量臂光纤的作用长度 光纤在外界因素作用下，相位的变化可以写成如下形式： △ψ=β△L+L△β=ΒL（△L/L）+L(dβ/dn)+L(dβ/dD)△D 式中第一项表示由光纤长度变化引起的相位延迟（即应变效应），第二项表示

1-8双光束分振幅薄膜干涉(二)等厚干涉__投影稿

一、薄膜的等厚干涉概述 1、条件：入射光为单色、平行光，薄膜各处厚度不同。 光线c 1：c 经薄膜上表面反射的光2、参与干涉的两束光 光线a 2：a 经薄膜上、下表面折/反射所得的出射光在上表面的c 点处光线c 1、a 2相遇发生干涉，为分振幅干涉 条纹定域在薄膜表面 next 2 ?? ?λ+?+=δ0 2 /DC n )BC AB (n 1222/2 2hn cos i 0 λ?δ≈+? ?3、光程差 从A 点向光线c 作垂线AD ，AD 以前没有光程差。 上、下表面夹角很小时，可近似认为是平行膜： next 3

红线对应膜厚相同的位置。劈角由小变大时，条纹由疏变密，反之亦然

i ＝0，?h≈λ/2。 2 处为暗条纹。

2、测量微小变化例：干涉膨胀仪 平玻璃与被测材料表面之间形成空气劈尖，光垂直照射，看反射光的干涉条纹。加热，被测材料膨胀，表面上升，条纹有什么变化？ next 19待测材料膨胀后，空气膜变薄，如图所示，虚线纹局部弯曲，变为： 若条纹的最大变形线度为单色平行光垂直入射 为圆心的圆，所以条纹是以O 点

条纹位置由圆条纹半径决定。2/?λ25条纹向中间收缩，中心条纹被吞没。10.5mm ，则水的旋转角速度为多少？ 解：①求旋转水的上表面所应满足的方程 取水面最低点O 为坐标原点，y 轴竖直向上，r 沿半径方向。 水以角速度ω旋转时，水表面为一旋转对称曲面，取水表面上某一点P 处质量为dm 的水元。 next 水元共受到两个力的作用，作匀速圆周运动。 29：重力, 竖直向下

两个力在竖直方向平衡：d·F n ·cos θ= g·dm 水平方向满足：d·F n ·sin θ=ω2r·dm ∴tan θ= ω2r/g dr dy an t = θ∵C r g 21y 2 2+= ω假设水面最低点处水膜厚度为h 0，即：r=0 时，y=h 0 ∴C=h 0 2 2h r g 21y +ω= ∴为一抛物线，所以水表面为旋转抛物面。 } next 31r 水面上某一点处的两束反射光的光程差为： ny 2=δ所以亮条纹的位置满足：2ny=j λ由题意知中央为亮点，满足：20 j j 201+=条亮条纹满足：第2n 20)(j y 1λ+= ∴λ =10j h n 2λ+=∴)20j (ny 21next 32

409-分振幅干涉

409分振幅干涉 1. 选择题 1，光波从光疏媒质垂直入射到光密媒质，当它在界面反射时，其 （A ）相位不变 （B ）频率增大 （C ）相位突变 （D ）频率减小 [ ] 2，波长为500nm 的单色光从空气中垂直地入射到镀在玻璃(折射率为1.50)上折射率为1.375、厚度为1.0×10- 4cm 的薄膜上。入射光的一部分进入薄膜，并在下表面反射, 则这条光线在薄膜内的光程上有多少个波长？反射光线离开薄膜时与进入时的相位差是： (A) 2.75，5.5π (B) 2.75，6.5π (C) 5.50，11π (D) 5.50，12π [ ] 3，如图所示, 薄膜的折射率为n 2，入射介质的折射率为n 1，透射介质为n 3，且n 1＜n 2＜n 3，入射光线在两介质交界面的反射光线分别为(1)和(2)，则产生半波损失的情况是： (A) (1)光产生半波损失， (2)光不产生半波损失 (B) (1)光 (2)光都产生半波损失 (C) (1)光 (2)光都不产生半波损失 (D) (1)光不产生半波损失，(2)光产生半波损失 [ ] 4，波长为λ的单色光垂直入射到厚度为e 的平行膜上，如图若反射光消失，则当n 1＜n 2＜n 3时,应满足条件(1)； 当n 1＜n 2＞n 3时应满足条件(2)。条件(1)，条件(2)分别是： (A) (1)2ne = k λ, (2) 2ne = k λ (B) (1)2ne = k λ + λ/2, (2) 2ne = k λ+λ/2 (C) (1)2ne = k λ－λ/2, (2) 2ne = k λ (D) (1)2ne = k λ, (2) 2ne = k λ－λ/2 [ ] 5，在照相机镜头的玻璃片上均匀镀有一层折射率n 小于玻璃的介质薄膜，以增强某一波长λ 的透射光能量。假设光线垂直入射，则介质膜的最小厚度应为： （A ）n /λ （B ）n 2/λ （C ）n 3/λ （D ）n 4/λ [ ] 6，如图所示，折射率为n 2 、厚度为e 的透明介质薄膜的上方和下方的透明介质的折射率分别为n 1和n 3，已知 n 1 ＜n 2 ＞n 3， 3 3

干涉理论基础

干涉理论基础 我们从电磁理论的基本方程导出了光传播的几何模型，并且证明了，当采取某些近似时，一束光中的强度变化可以用光线管横截面的变化来描述。当两个或两个以上的光束叠加在一起时，一般，强度分布不能再用这样简单的方式来描述。例如，如果用适当的仪器把光源来的光分成两束，然后把它们叠加起来，我们就发现叠加区域中的强度在极大与极小之间逐点变化：极大超过两光束强度之和，几小可能是零。这种现象称为干涉。下面我们就要看到，严格单色光束的叠加总能产生干涉。然而实际物理光源产生的光决不会是严格单色的，而是如我们从微观理论所得知的，其振幅和位相都有极快的不规则涨落，以至眼睛和通常的物理探测仪器都跟不上。如果两束光来自同一光源，则这两束光中的涨落一般是相关的，完全相关的称为完全相干光束，部分相关的称为部分相干光束。在不同光源来的光束中，涨落是完全不相关的，这样的光就称为相互不相干的。当不同光源来的这种光束叠加在一起时，在通常实验条件下观察不到干涉，总强度处处都等于各光束强度之和。二光束中涨落之间存在的“相关度”，决定了光束叠加产生的干涉效应的“清晰度”，反过来，相关度又通过干涉效应的清晰度表现出来。 从单个光束得到几个光束有两种一般方法，人们根据这两种方法对产生干涉的装置进行分类，一种方法是，让光束通过并排放置的几个小孔。这种方法称为波阵面分割，它只适用于光源足够小的情况。另一种方法是采用一个或多个部分反射的表面，在各表面上，一部分光被反射，一部分光透射。这种方式成为振幅分割；它可用于扩展光源情况，因而效应的强度可比波阵面分割的大。无论在哪种情况，把两个光束叠加产生的效应（双光束干涉）和两个以上光束叠加产生的效应（多光束干涉）分开考虑是有方便之处的。 在历史上，干涉现象曾经是确定光的波动性的依据，现在，他们在例如光谱学和基本量度学中，具有重要的实际应用。 两个单色波的干涉 当两个单色波E 1和E 2在某一点P 叠加在一起。P 点的总场强为： 21E E E += 因而 2122212·2E E E E E ++= 因此，P 点的总强度为： 1221J I I I ++= 其中 ><=2112·2E E J 现在设两个线偏振波沿ｚ方向传播，但E 矢量同沿ｘ轴，此时有 δcos 22112I I J = 因此，总强度为 δcos 22121I I I I I ++=