大学物理-第三章-2-薄膜干涉课件.ppt

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1、基本思想：PS*·P薄膜S*分波面法将同一光源同一次发出的波列分为两束光，分别通过不同的路径后，再令其叠加，则它们自然满足相干条件，从而得到相干光。分振幅法上一节讨论了利用普通光源获得相干光“分振幅法”获得相干光——薄膜干涉有两种方式：杨氏双缝干涉实验薄膜干涉●●杨氏双缝干涉实验通常情况下，D＞＞d，θ很小暗纹明纹条纹间距两相邻明纹或暗纹的间距与波长成正比在上述双缝实验中，在S2前加一块玻璃，实验发现屏幕上的明暗条纹位置要发生移动，说明两光振动在P点的相位差发生了变化，为什么呢？●●问题？t●●问题？t§3.5光程与

2、光程差为了计算光经过不同媒质时引起的相位差，引入了光程的概念一．光程与光程差光在媒质中传播时，光振动的相位沿传播方向逐点落后，●●以表示光在媒质中的波长，则通过路程时，光振动相位落后的值光程同一频率的光在不同媒质中传播时的波长不同，以表示光在真空中的波长，为媒质的折射率代入上式从右式来看，表示光在真空中传播路程时所引起的相位差，是光在媒质中则通过路程时，所引起的相位差由此可知，同一频率的光在折射率为n的媒质中传播时，通过路程r时引起的相位差和光在真空中传播，通过路程nr时所引起的位相差相同。称作与r路程相应的光程。r

3、是光在媒质中通过的实际路程，光程nr是在真空中发生相同相位差需要通过的路程。即按相位变化相同折合到真空中的路程。光程差有了光程的概念，可以统一地用光在真空中的波长来计算光在不同媒质中传播时的相位变化。●●●在折射率为n的媒质中有两相干光源S1和S2媒质中任一点P，到光源S1和S2距离分别为r1和r2，S1和S2到点P光程分别为nr1和nr2光程差相位差例：有两种介质折射率分别为n1和n2，计算由两同相相干光源S1和S2发出的光到达P点产生的光程差及相应相位差。●●●解：由S1到达P点的光程由S2到达P点的光程二．透镜

4、的等光程性平行光通过透镜后，各光线要会聚在焦点，形成一亮点，这一事实说明，在焦点处各光线是同相的。由于平行光的同相面与光线垂直，所以从任一与入射平行光光线垂直的平面算起，到会聚点各光线的光程都是相等的。这一性质称作透镜的等光程性。透镜可以改变光线的传播方向，但不附加光程差。二．透镜的等光程性例1.在杨氏双缝实验中，采用蓝绿光源，波长分别为λ1=440nm和λ2=540nm，试计算条纹从第几级发生完全重叠。解：杨氏干涉条纹中明纹的位置为条纹发生重叠§3.6;3.7“分振幅法”获得相干光——薄膜干涉一.薄膜干涉现象二.薄

5、膜干涉的一般公式三.等倾干涉四.等厚干涉作业：3.17、3.18、3.22、3.23、3.25、3.28薄膜干涉现象并不陌生，阳光照射在肥皂膜或者油膜上，薄膜表面常出现美丽的彩色花纹，这就是薄膜干涉现象。一.薄膜干涉现象需要说明：这里的光源为面光源,而不是前面所用的线光源或点光源。面光源又叫扩展光源,面光源需要考虑光源的发光面积，下面通过一个例子来看看薄膜干涉是如何产生的。一.薄膜干涉现象假设阳光照射到一层油膜上，用人眼观察薄膜表面上任一点B时，B●S进入人眼的光线是这样的：从面光源上S点发出的光线入射到薄膜上，在薄

6、膜上表面点B处，入射光线分为反射光线和折射光线，一.薄膜干涉现象反射光线为a，折射光线经薄膜下表面反射到上表面，又折射成为光线b，abB●S光线a和b来自同一光束，具有相同的频率、振动方向、相位差恒定，为两束相干光，经过人眼（透镜）会聚一点，发生干涉现象。一.薄膜干涉现象同样C点也有相同的结论。●BSC如果入射光为单色光，薄膜表面将出现明暗相间的干涉条纹，阳光为复色光，所以看到的是彩色条纹。光程差等于半波长的偶数倍，人眼看到B处是亮的，光程差等于半波长的奇数倍，人眼看到B处是暗的。ab一.薄膜干涉现象●BSC由于反射

7、光a和折射光b来自同一光束，只是能量不同，它们的能量是由入射光分出来的，因此形象地说入射波的振幅被“分割”成若干部分，这样获得相干光的方法称为——“分振幅法”。以上是薄膜干涉的原理，下面进行定量分析在薄膜上产生明暗条纹的条件。ab二.薄膜干涉的一般公式1231n2n1ndCBA设一厚度为d，折射率为n2的薄膜处于折射率为n1的介质中面光源上一点S发出一束光1入射到薄膜上表面的点A处反射光线为2，折射光线经薄膜下表面反射到上表面，又折射成为光线3，入射光线在点A分为反射光线和折射光线●S二.薄膜干涉的一般公式1231n

8、2n1ndCBA●S光线2和光线3为平行光，经过透镜会聚一点P，2和3为相干光，它们来自同一光束，具有相同的初相位，相位差仅决定于光程差。过C做光线2的垂线CD光线2和光线3，在P点的光程差，等于光程ABC和光程AD之差。LP●D1231n2n1ndCBA●SLP●D光线2和光线3，在P点的光程差，?光线2是光由光疏媒质入射到光密媒质反射而成，