大学物理光的干涉

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1、第11章几何光学的基本概念第12章光的干涉第13章光的衍射第14章光的偏振第15章光与物质相互作用2011-12-5大连理工大学余虹112.1干涉现象与相干条件12.2杨氏双缝干涉12.3光的时空相干性12.4分振幅干涉12.5迈克尔孙干涉仪2011-12-5大连理工大学余虹212.1干涉现象与相干条件一、基本概念1.光矢量光强——平均辐射强度21EHISEIE20002EEcos（t）02.单色光I波列无头无尾无始无终xEEcos[(t)]00u002011-12-5大连理工大学余虹33.复色光准

2、单色光实际波列有限长——复色光间断振动一般原子发光810s0I准单色光1410Hz8c310m/s波列长度lc0000波列越长单色性越好准单色光：002011-12-5大连理工大学余虹4二、相干光和相干条件我开了两盏灯,1.波的独立性原理和叠加原理为什么没看见干涉条纹？光的干涉是有条件的！EEES122S12011-12-5大连理工大学余虹5——I不处处为0的条件122.相干条件在交叠区(1)相同EE1E2(2)夹角E12E不随t变化，π且222(EI1

3、EE2)?(3)相位差是常量(不随时22间变化）EE2EE1212III干涉项1212若I处处为012IEEcoscos121020非相干叠加2IIcos12I=I+I122011-12-5大连理工大学余虹63.相干叠加光强分布只是空间的函III2IIcos数，因此光强在空1212间呈稳定分布。在=2k处k=0，1，2，…当III120III2IIM1212II4在=(2k1)处k=1，2，…M0I0mIII2IIm1212原子发光具有随机性、

4、间断性，即使同一个原子发出的前后两列波，也很难保证同时满足三个相干条件。要获得相干光需要采取特殊的方法。2011-12-5大连理工大学余虹74.获得相干光的主要方法分波阵面法——具有确定相分振幅干涉法——透射位差的波阵面上的两个次级光与反射光子光源WW反入W透WWW入反透2WE02011-12-5大连理工大学余虹812.2杨氏双缝干涉x一、现象rxsn11SIrd2OsD2条件:dDxDEEEcostS1S20r1EEcos(t)10ur2EEcos(t)202011-12-5大连理工大学

5、余虹u9III2IIcos二、光强分布1212x当缝宽相等III120()rrsnr1x12121udr2O2πsO()rr212Du2π()rrnr121E1EE00cos(cos(tt1))nur12πr12uEEEcoscos((t))2002u=2k(0k,1,)kIM4I0（明）0=（2k1）(2k1)I（暗）2m(1k,2,)2011-12-5大连理工大学余虹10三、条纹位置x

6、k明r1x（）21k暗sn21dr2r2r1s2hdsinshodDx2DsintanxDDxndxndk明条纹中心：kn(rr)21DDDxk(0k,1,2)knd条纹间距：暗条纹中心：DDxxk(2－1)(k1,2,)knd2nd2011-12-5大连理工大学余虹11例题杨氏双缝实验，=500nm，在一光路中插入玻璃片（n=1.5）后O点变为4级明纹中心。求：玻璃片厚度e。解：光程差改变neex条纹移动N=4(e,

7、n)sN1ONes2n14n14000nm2011-12-5大连理工大学余虹12四、洛埃镜实验nr1直射光光程nr1r2反射光光程nr2a22Dk明k=0,1,2……n(rr)212（）21k暗k=1,2……2思考与杨氏双缝实验比干涉条纹有哪些相同、不同之处？2011-12-5大连理工大学余虹1312.3光的时空相干性一、准单色光的谱线宽度——与时间相关原子发光持续时间为波列长度Lc有限(视为)无限长波列的集合越长L越长集合中的波列越少单色性越好II单

8、色光准单色光0I02光强降到一半时曲线的宽度——谱线宽度0000222011-12-5大连理工大学余虹14二、时间相干性I1.准单色光双缝干涉条纹IM0I/2M102