一、实验目的：

观察劈尖干涉条纹与劈尖角及劈尖薄膜厚度变化的关系。

二、实验原理：

劈尖形的薄膜，简称劈尖，由其产生的干涉称为劈尖干涉，它是等厚干涉的一种。典型的劈尖干涉实验装置示意图如下图所示，由单色点光源S发出的光经过透镜形成平行光，再经分光板反射后垂直入射到劈尖形薄膜上，通过劈尖形薄膜上、下表面反射的光在上表面紧邻处相遇时相干叠加，形成干涉条纹。由于相干光是入射光线借助劈尖薄膜上、下表面的反射和折射分出来的，所以劈尖干涉是通过分振幅法实现的。

为了得到劈尖干涉条纹的分布特点，需首先确定相干光之间的光程差并列出明纹和暗纹条件。考虑如图所示的倾角为为劈尖，MN表示劈尖的底边(也称为棱边)，n为劈尖的折射率。由于很小(一般约几分)，波长为的入射光可近似认为与劈尖上、下表面都垂直。这样垂直入射光线a的一部分在劈尖薄膜上表面P点处反射形成光线a1，另一部分折射进入劈尖薄膜内，经劈尖薄膜下表面反射后回到P点，再折射出劈尖薄膜形成光线a2(为清楚起见，将光线a1、a2画得与光线a错开)。光线a1和光线a2在劈尖上表面P点处相遇产生干涉条纹。

(a)                                  (b)

图15-9 劈尖干涉实验装置示意图

(a) 劈尖干涉实验示意图；(b) 劈尖干涉的光程差计算

光线a1和光线a2在相遇点P处的光程差与P点所对应的劈尖薄膜的厚度e有关，为

上式中是由半波损失引起的附加光程差。的值为0还是，取决于劈尖薄膜的折射率及其与劈尖上、下表面相接触的介质的折射率。如果两束相干光总共发生偶次半波损失（例如劈尖薄膜折射率比上表面接触介质折射率大又比下表面接触介质折射率小的情形），则由半波损失引起的附加光程差；如果两束相干光总共发生奇次半波损失（例如劈尖薄膜折射率比上、下表面接触介质的折射率都大或都小的情形），则。当光程差满足

             ，1，2，¼               

时，P点为明条纹；当光程差满足

   ，1，2，¼               

时，P点为暗条纹。

由于劈尖上与棱边MN平行的直线上各点多对应的薄膜厚度相同，因此，劈尖薄膜的干涉明纹或暗纹都是与棱边平行的直条纹，如图所示。

相邻的明纹或暗纹之间的距离L与对应的薄膜厚度之间的关系为

相邻两明纹对应的劈尖薄膜厚度之差为

所以，两条相邻的明纹之间的距离为

上式表明，L与k无关，说明劈尖薄膜干涉条纹是等间距的。当波长一定时，越大，条纹越密，太大时，条纹将过密以致无法分辨。

另外，劈尖干涉的每一条纹处，劈尖的厚度是一定的，而且两相邻明条纹或暗条纹对应的厚度差为。因此，若将劈尖厚度每增加或减少时，则干涉条纹就会向棱边或背离棱边的方向移动一个级次。这样通过数出越过视场中某一处的明条纹(或暗条纹)的数目N，可以求出劈尖厚度的变化为