《大学物理波的干涉》PPT课件

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1、第10章波的干涉第三篇波动学★1理解波的相干条件及获得相干光的方法，能应用相位差和波程差分析、确定相干波叠加后振幅加强和减弱的条件.★2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.★3能分析杨氏双缝干涉条纹及薄膜等厚干涉条纹的位置.4了解迈克耳孙干涉仪的工作原理.教学基本要求:1.波的叠加原理1)几列波相遇后仍保持它们原有的特性（频率、波长、振幅、传播方向）不变，互不干扰。2)在相遇时任一点的振动为各列波单独存在时在该点所引起的振动位移的矢量和。xy一般而言，波的叠加较复杂10.1波的叠加与干涉波的叠加2.波的干涉频率相同、振动方

2、向相同、有恒定的相位差的两列波相遇时，使某些地方振动始终加强，或始终减弱的现象。相干波条件1)两列波振动方向相同；2)两列波频率相同；3)两列波有稳定的相位差。满足这三个条件的两列波称为相干波波的干涉2波的干涉1干涉加强减弱条件设有两个相干波源S1及S2两列波在P点引起的振动表达式分别为：当此两列波发出的波在空间P点相遇时,为同方向同频率振动合成。干涉相长当时，波程差为合振幅为干涉相消讨论★★干涉现象的强度分布由于波的强度正比于振幅的平方，而所以两列波叠加后的强度为：叠加后波的强度随着两列相干波在空间各点所引起的振动相位差的不同而不同。当I1=I2时，有：例

3、10.1设S1、S2为两个相干波源，两者相距四分之一波长，如图10-2所示。S1比S2的相位超前/2。若两列波在S1、S2连线方向上的强度相同，且不随距离变化，求在S1、S2连线上(1)S2右侧各点的合成波的强度如何？解：（1）设S2右侧任一点P与S2的距离为x，则r2=x,r1=x+/4;而两波源的相位差为2-1=-/2，所以这两列波在P点引起的振动的相位差为所以S2右侧各点的干涉加强，其合振幅恒为A=2A0。因为波的强度IA2,所以合成波的强度I=4I1。所以S1左侧各点的干涉相消，其合振幅恒为0,所以合成波的强度也为0。设S1左侧任一点Q与S1

4、的距离为x，同样的方法可求得这两列波在P点引起的振动的相位差为(2)S1左侧各点的合成波的强度如何？P79910机械波易做到，光波不易满足。原因：与光源发光机制有关原子能级跃迁产生光波列波列长度；大致；偏振。光源中许多原子、分子能级跃迁各自独立，产生的光波在频率、振动方向、位相上各不相同，故两个独立光源产生的光不是相干光（如两盏灯）。3.相干波的获得振动方向相同、频率相同、相位差恒定是两列波能够相干的必要条件。光是电磁波。可见光波长(1)驻波现象：振幅、频率、传播速度都相同的两列相干波，在同一直线上沿相反方向传播时叠加而形成的一种特殊的干涉现象.10.5驻波1.

5、驻波的形成及特征:正向负向(2)驻波方程：设有两列简谐波，分别沿x轴的正方向和负方向传播，它们的表达式为其合成波为：驻波的振幅与位置有关各质点都在作同频率的简谐运动驻波表达式讨论这一函数不满足，因此，它不表示行波，只表示各点都在做简谐运动。驻波的形成102)波节、波腹位置波节----振幅始终为0的位置波腹----振幅始终最大的位置(3)驻波的特点:★1)各点做简谐振动的频率相同；波腹波节相邻波节距离相邻波腹距离3)相邻两波节间各点相位相同，而一个波节两侧各点相位相反。4)每一时刻都有一定的波形，但不沿波线移动而以节点为标志，驻定不动。即，在驻波中，没有振动状态或

6、相位的传播，也没有能量的传播.（所以称驻波）(4)相位跃变:（半波损失）当波从波疏介质（ρu小）射向波密介质（ρu大）时，反射波形成波节，反射波振动与入射波振动反相，有π的相位跃变，称半波损失。当波从波密介质射向波疏介质时，反射波形成波腹，反射波无半波损失P8012用电动音叉在绳上产生驻波这一驻波是由音叉在绳中引起的向右传播的波和反射后向左传播的波合成的结果。改变拉紧绳子的张力，就能改变波在绳上的传播速度。2.弦线上的驻波以表示与某一个n值对应的波长，则由上式可得容许的波长为式中的u为弦线中的波速。这说明在弦上形成驻波的波长值是不连续的，是量子化的，相应的频率为

7、：应满足由于弦线两端固定,必定形成波节，所以其波长和弦线长上式中的频率叫弦振动的本征频率。其中最低的频率叫基频，其他较高频率都是基频的整数倍，他们各以其对基频的倍数而称为二次、三次…谐频。作业P2692-12-2获得相干光的方法原则：将同一波列的光分成两束，经不同路经后相遇，产生干涉。（1）分波振面法双缝干涉pS*（2）分振幅法透明薄膜?丰富多彩的干涉现象：水膜在白光下蝉翅在阳光下蜻蜓翅膀在阳光下白光下的肥皂膜1.杨氏双缝干涉★★r1r2S1S2S纵截面图等间距条纹屏上出现与缝平行的明暗相间平行等距的条纹1)现象：2)明暗条纹位置分布加强（明纹、极大）减弱（暗

8、纹、极小）点波程差：δo