大学物理习题课课件6

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1、课程指导课六第6章、光的干涉6.1光的相干性杨氏双缝干涉实验6.2光源对干涉条纹的影响6.3光程与光程差6.4薄膜干涉6.5迈克耳逊干涉仪教师：郑采星大学物理1基本要求教学基本内容、基本公式第6章光的干涉了解相干光的获得，掌握杨氏双缝干涉。理解光程概念，等厚干涉（劈尖、牛顿环）、等倾干涉。了解迈克耳逊干涉仪。1.光的相干性可见光：波长为400~760nm之间的电磁波，具有同一频率的光为单色光。光源的发光特性（光源的最基本发光单元是分子、原子。）E1E2波列长L=c是波列持续时间。普通光源：自发辐射能级跃迁辐射

2、独立不同原子同一时刻发的光独立同一原子不同时刻发的光2激光光源：受激辐射E1E2(频率、位相、振动方向,传播方向)完全一样。受激辐射:处于高能级E2的粒子,在频率=(E2-E1)/h,光强为I的入射光照激励下,跃迁到低能级E1,并发出与入射光子全同光子的辐射.受激辐射特点:受激辐射发出的光与入射光具有全同特性(频率，位相，振动方向，传播方向)，并使入射光强得到放大。结论:激光光源发出的光是相干光激光光源特点：高相干性、高单色性、高方向性、高亮度。原子自发辐射的间断性和相位随机性，不利于干涉条件的实现。3获

3、得相干光：同一原子的同一次发光分成两束。pS*·p薄膜S*分振幅法分波面法普通光源因自发辐射的随机性，整体看不是相干光。普通光源获得相干光的典型途径：2.杨氏双缝实验明纹中心：暗纹中心：41.在双缝干涉实验中，为使屏上的干涉条纹间距变大，可以采取的办法是(A)使屏靠近双缝。(B)使两缝的间距变小。(C)把两个缝的宽度稍微调窄。(D)改用波长较小的单色光源。[B]05若用复色光源，则干涉条纹是彩色的。k2条纹有重叠零级明条纹中央为各种波长光叠加形成的白色波长不同条纹间距不同62.用白光作双缝干涉实验时，能观察到

4、几级清晰可辨的彩色光谱？解:用白光照射时，除中央明纹为白光外，两侧形成内紫外红的对称彩色光谱.当k级红色明纹位置xk红大于k+1级紫色明纹位置x(k+1)紫时，光谱就发生重叠。据前述内容有由xk红=x(k+1)紫的临界情况可得将红=7600Å，紫=4000Å代入得k=1.1因为k只能取整数，所以应取k=2这一结果表明：在中央白色明纹两侧，只有第一级彩色光谱是清晰可辨的。73.等厚干涉（劈尖、牛顿环）－明纹－暗纹在劈尖上下表面反射的两光线之间的光程差是：n1n2且n2n3n1n2且n2n3劈尖83.用单

5、色光垂直照射在观察劈尖干涉的装置上，当上平面玻璃垂直向上缓慢平移而远离下平面玻璃时，可以观察到这些干涉条纹(A)向右平移，条纹间距不变。(B)向右平移，条纹间距变小。(C)向左平移，条纹间距不变。(D)静止不动。[C]如果向上平移继续进行,这些干涉条纹将(?).9讨论题可以简化成：只分析了劈尖的上下表面反射光形成相干光？相干长度M：两列波能发生干涉的最大波程差，相干长度M就是波列长度L，时间相干性:光源发光持续时间的有限性对干涉条纹的影响。104.如图a所示，一光学平板玻璃A与待测工件B之间形成空气劈尖，用波

6、长l＝500nm(1nm=10-9m)的单色光垂直照射．看到的反射光的干涉条纹如图b所示．有些条纹弯曲部分的顶点恰好与其右边条纹的直线部分的连线相切．则工件的上表面缺陷是(A)不平处为凸起纹，最大高度为500nm．(B)不平处为凸起纹，最大高度为250nm．(C)不平处为凹槽，最大深度为500nm．(D)不平处为凹槽，最大深度为250nm．[]5.用波长为l1的单色光照射空气劈形膜，从反射光干涉条纹中观察到劈形膜装置的A点处是暗条纹．若连续改变入射光波长，直到波长变为l2(l2＞l1)时，A点再次变为暗条纹．求A

7、点的空气薄膜厚度．解：设Ａ点处空气薄膜的厚度为ｅ，则有改变波长后有B116.用波长=500nm(1nm=10-9m)的单色光垂直照射在由两块玻璃板(一端刚好接触成为劈棱)构成的空气劈尖上。劈尖角=210-4rad，如果劈尖内充满折射率为n=1.40的液体。求从劈棱数起第五个明条纹在充入液体前后移动的距离。解：设第五个明纹处膜厚为e，则有设该处至劈棱的距离为l，则有近似关系由上两式得充入液体前第五个明纹位置充入液体后第五个明纹位置充入液体前后第五个明纹移动的距离12牛顿环光源透镜显微镜平玻璃平凸透镜反射镜{明

8、暗牛顿环r越大，k越大，即级次越高。137.在图示三种透明材料构成的牛顿环装置中，用单色光垂直照射，在反射光中看到干涉条纹，则在接触点P处形成的圆斑为(A)全明；(B)全暗；(C)右半部明，左半部暗；(D)右半部暗，左半部明。[](D)8.用波长为l的单色光垂直照射如图所示的牛顿环装置，观察从空气膜上下表面反射的光形成的牛顿环．若使平凸透镜慢慢地垂直向上移动，从透镜顶点与