《光学干涉上》PPT课件

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1、光学干涉教学基本要求：一，理解相干光的条件及获得相干光的方法。二，掌握光程的概念以及光程差和相位差的关系，理解在什么情况下的反射光有相位跃变。三，能分析杨氏双缝干涉条纹及薄膜等厚干涉条纹的位置。四，了解迈克耳孙干涉仪的工作原理。§1光波的相干叠加原理一、光是一种波平面电磁波方程矢量能引起人眼视觉和底片感光，叫做光矢量。二、光的相干条件(1)频率相同(2)相位差恒定(3)光矢量振动方向平行相干光源:同一原子的同一次发光（对于普通光源来说）三、光的相干叠加机理设两列光波相遇，两光波叠加区域P点的光强为P12r1r2··(1)相长干涉

2、(明纹)讨论(2)相消干涉(暗纹)波阵面分割法*光源四、普通光源获得相干光的途径一分为二，再相遇‘自我干涉’将普通光源上同一点发出的光“一分为二”，沿两条不同的路径传播并相遇，即将每一波列分成频率相同、振动方向相同、相位差恒定(φ1-φ2=0，φ就完全取决于波程差r1-r2)的两部分，当它们相遇时，就能产生干涉现象。振幅分割法§2分波阵面法通过一些技术方法（例如:通过并排的两个小孔）从一个光源发出的同一光波列的波前上取出两个子波源，该获得相干光的方法为分波面法。一、杨氏双缝干涉(Young’sdouble-slitexperi

3、ment)明条纹位置明条纹位置明条纹位置实验现象托马斯.杨实验原理图pxx0xI理论分析单色光入射，波程差（真空中）：光强极小光强极大当明纹暗纹（光强极大位置）（光强极小位置）当讨论(1)屏中央分布着一系列平行、等间距、等强度的条纹。条纹间距一系列平行的明暗相间条纹(2)干涉条纹中，在极大与极小值之间，光强逐渐过渡变化，且是非线性的变化。若有Ik012-1-24I0x0x1x2x-2x-1(3)O点处x=0（k=0）是中央明纹（零级明纹）。(4)‘+’和‘-’号表示中央明纹两侧对称地出现明(暗)纹。当k=1,k=2……时，分别

4、称第一级明纹，第二级明纹……(5)Δx正比,D，反比d；已知d,D及Δx,可测当用白光作为光源时，在零级白色中央条纹两边对称排列彩色条纹：间距与波长关系4I0Ix0x1x2x-2x-1白光入射时，0级明纹中心为白色（可用来定0级位置），其余级明纹构成彩带，第2级开始出现重叠。单色光的获得滤色片单色光源光的色散如图所示，用钠光灯照射杨氏装置中的双缝，屏上能否看到干涉条纹？若将钠光灯换成氦氖激光器，屏上能否看到干涉条纹？缝宽对干涉条纹的影响空间相干性实验观察到，随缝宽的增大，干涉条纹变模糊，最后消失。(1)明纹间距分别为(2)双

5、缝间距d最大为双缝干涉实验中，用钠光灯作单色光源，其波长为589.3nm，屏与双缝的距离D=600mm例1求(1)d=1.0mm和d=10mm，两种情况相邻明条纹间距分别为多大？(2)若相邻条纹的最小分辨距离为0.065mm，能分清干涉条纹的双缝间距d最大是多少？解：例2以单色光照射到相距为0.2mm的双缝上，双缝与屏幕的垂直距离为1m。(1)从第一级明纹到同侧的第四级明纹间的距离为7.5mm，求单色光的波长；(2)若入射光的波长为600nm,中央明纹中心距离最邻近的暗纹中心的距离是多少？解(1)(2)(1)波长为600nm的平

6、行光垂直入射在间距为0.2mm的双缝上时，在缝后1m处的像屏上形成干涉条纹。解(1)第十级明纹中心的位置和第十级明纹的宽度(2)波长改为400~760nm的白光时，第二级谱线宽度、第二级谱线与第三级谱线重叠部分各波长范围和重叠部分的宽度。求明条纹中心条件为相邻条纹间距为第十级明纹的宽度例3(2)明条纹中心条件第二级谱线中心的范围：23bOa同理有：第二级λ2波长谱线与第三级波长谱线重合，即第二级谱线与第三级谱线重叠部分各波长范围为第二级谱线与第三级谱线重叠部分的宽度为23bOa用白光作光源观察杨氏双缝干涉。设缝间距为d，缝面与屏

7、距离为D。解最先发生重叠的是某一级次的红光和高一级次的紫光清晰的可见光谱只有一级在400~760nm范围内，明纹位置为求能观察到的清晰可见光谱的级次若用复色光源，则干涉条纹是彩色的。例4二、劳埃德镜（Lloyd‘smirror）（洛埃镜实验结果与杨氏双缝干涉相似）接触处（屏上O点）出现暗条纹半波损失有半波损失相当于入射波与反射波之间附加了一个半波长的波程差无半波损失入射波反射波透射波透射波没有半波损失••平面镜在双缝干涉实验中，屏幕E上的P点处是明条纹.若将缝S2盖住，并在S1S2连线的垂直平分面处放一反射镜M，如图所示，则此时

8、(A)P点处仍为明条纹.(B)P点处为暗条纹.(C)不能确定P点处是明条纹还是暗条纹.(D)无干涉条纹.EM由于在原来光程差上多(少)了半个波长,所以P点处为暗条纹。解例5如图离湖面h=0.5m处有一电磁波接收器位于C，当一射电星从地平面渐渐升起时，接收器断续地