《光学干涉》PPT课件

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1、第二部分光的干涉*§14-9迈克耳孙干涉仪§14-8由分振幅法产生的光的干涉§14-7由分波阵面法产生的光的干涉§14-6光源光的相干性一、光源发射光波的物体1.热辐射通过加热维持物体的温度，辐射就能持续进行下去，光波就是电磁波，任何物体都辐射电磁波白炽灯太阳§14–6光源光的相干性这种辐射称为热辐射或温度辐射。电致发光2.发光需依靠一些激发过程获得能量维持辐射光致发光化学发光半导体发光二极管闪电荧光玩具节能灯萤火虫霓虹灯3.同步辐射光源运动的电子迅速损失能量产生的辐射优异的准直性和易脉冲化等特性应用

2、：为晶体结构研究，生物大分子和生物蛋白的结构研究提供了高性能的光源北京的正负电子对撞机可提供同步辐射光在同步辐射加速器中速度接近光速作环形特点：方向性好、亮度高，还具有连续性、1.普通光源（非激光光源）的发光机理动方向一定、振幅不变或缓慢变化的正弦波波列波列长L=c二、光的相干性每一波列持续时间约为或分子运动状态改变时发出波列长度的数量级为L=0.1m两波列的干涉现象无法觉察普通光源发出的光是由构成光源的大量原子原子发出的每一列光波是一段有限长的、振因波列持续时间过短振动方向和频率不一定相同，相位间

3、无固定关系不同原子发的光同一原子先后发的光同一原子不同原子频率相同，振动方向相同，在相遇点有恒定相位差结论：两个独立光源发出的光波或同一光源两列波为相干波的条件：发出的波列先后发出的波列两部分发出的光波在相遇区观察不到干涉现象2.相干光的获得方法波列再令其重叠发生干涉为得到明显的干涉现象，还必须满足：在相遇点两列光波的光程在相遇点两列光波的振幅不能相差太大光程差r1n1-r2n2相干长度一波列长最大光程差路程r1路程r2介质折射率n2介质折射率n1为实现光的干涉，可以从同一波列分离出两个（几何路程与介

4、质折射率的乘积）不能相差太大单色光复色光具有单一频率的光波称为单色光。任何光源所发出的光波都有一定的频率（或波长)范围，在此范围内，各种频率（或波长）所对应的强度是不同的.所对应的波长范围越窄，光的单色性越好.谱线宽度：通常用强度下降到的两点之间的波长范围.多种频率复合而成的光称为复色光.包含各种频率的复色光是白光.实验室常用钠光灯、氪灯作为单色光源，目前最好的单色光源是激光.3.目前最好的相干光源——激光光源激光的波列长度比普通光源长得多，例如氦氖激光器产生的激光相干长度可达几千米，再加上良好的单色

5、性和方向性等，能产生易于观察和测量的干涉现象一个正在辐射激光的激光器激光产生的全息图像通常产生相干光源的两种方法：分波阵面法分振幅法光的波阵面分成两部分和透射将入射光的振幅分成两部分利用并排的孔或缝或利用反射和折射将入射利用两种透明介质的分界面对入射光的反射一、杨氏双缝实验S1S2S接收屏上形成的干涉图样狭缝视为缝光源光源双缝接收屏位于同一波阵面上，相位相同，成为相干光源，§14-7由分波阵面法产生的光的干涉发出的子波在相遇区发生干涉缝光源S产生柱面波，双缝S1和S2与S等距，狭缝缝光源因D>>d，S

6、1、S2发出的光波到P点的波程差为=dsindtanOP=xr1-r2=S2B1.单色光入射时屏上亮暗相间干涉条纹位置的计算波程差计算垂直于缝长的平面内同相面P·r1r2xxDOS1S2MBd若即初相相同的两相干波叠加后加强与减弱的条件为合振幅最大合振幅最小出现亮条纹若即出现暗条纹亮条纹级次暗条纹级次屏中心O点,x=0，即k=0，在O点处出现明纹——中央明纹.与k=1，2，3，…对应的暗条纹称为第一级，第二级，…暗条纹.2.杨氏双缝干涉的特点单色光干涉，相邻亮条纹（或暗条纹）的间距为干涉条纹

7、等距离分布白光干涉，只有中央亮条纹是白色，其他条纹发生重叠，形成彩色条纹亮条纹间距暗条纹间距中央亮纹干涉条纹间距与单色光波长成正比总结杨氏双缝干涉条纹特点:屏中央为明纹,条纹对称等距地排列在中央明纹两侧.S1S2**Ik=+1k=-2k=+2k=0k=-1S*条纹特点相位差二、菲涅耳双镜实验S1和S2相当于相邻亮条纹（或暗条纹）的间距为出现亮暗条纹的条件光源接收屏M1中镜像M2中镜像镜面两个相干光源与杨氏实验结果的类似例1、例题14-1(自学)菲涅耳双镜ε=10-3rad，单色解（1）cosε≈1，s

8、inε≈ε=10-3（2）当ε=10-2rad时，有(2)若ε=10-2rad，问条纹间距将怎样改变？(1)求屏上两相邻亮条纹的间距；线光源S与两镜交线平行，r=0.5m，l=500nm，L=2m。要获得较大的条纹间距，ε必须很小ε变大时，条纹间距将变小三、劳埃德镜实验平面镜MM'下表面涂黑，光仅从上表面反射S和S'相当于两个相干光源实验结果表明：杨氏实验结果光源MM'中镜像小平面镜接收屏此处出现暗条纹称为半波损失反射光相位改变了干涉条纹类似于光从光疏介