相干光与杨氏双缝干涉

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1、第十四章光的干涉chapter14interferenceoflight§14-1相干光一光是一种电磁波平面电磁波方程实验证明光波中参与与物质相互作用（感光作用、生理作用等）的只是E矢量，称它为光矢量。E矢量的振动称为光振动。光波是电磁波在空间的传播。而电磁波用矢量E和H表示。可见光的范围真空中的光速介质中的光速同一光波穿过不同介质时频率不变真空中的波长介质中的波长光程媒质真空相当于在真空中走多少路程？光程二光程光程差光程差：两束光线的光程之差单色点光源光程光程差相位差透镜无附加光程差即各路等光程平面波球

2、面波会聚理想透镜不引起附加光程差AB光干涉的必要条件频率相同振动方向相同相位差恒定三相干光光干涉的必要条件P21三相干光普通光源发光特点：原子发光是断续的，每次发光形成一长度有限的波列,各原子各次发光相互独立，各波列互不相干.1）普通光源的发光机制原子能级及发光跃迁基态激发态跃迁自发辐射振动方向、频率相同，相位差恒定。2）相干光的产生波阵面分割法*光源振幅分割法分别引起P点的振动y1A1coswt+(j1)y2A2coswt+(j22pr1l12pr2l2)合振动yy1+y2Acos(wt+j)故空间每一

3、点的合成振幅A保持恒定。P点给定，则恒定。AA12A22A1A2cos2j2j12p[)r2l22pr1l1(]四光的干涉A2A1AcosAA12A22A1A2cos2j2j12p[)r2l22pr1l1(]l2l1j2j1r22pr1(2p)相位差2pj2j1l(n2r2n1r1)光程差若j2j1即两分振动具有相同的初相位则取决于两波源到P点的光程差n2r2n1r1l2p相位差与光程差AA12A22A1A2cos2l(2pn2r2n1r1)2pl（0,1,2,)当时则合成振动的振幅最大max即波程差为零

4、或为波长的整数倍时，各质点的振幅最大，干涉相长。n2r2n1r1max若j2j1即两分振动具有相同的初相位2pl（0,1,2,)当时则合成振动的振幅最小即min波程差为半波长的奇数倍时，各质点的振幅最小，干涉相消。mix§14-2杨氏双缝干涉xk=+1k=-2k=+2k=0k=-1I一、杨氏双缝实验（单色光，缝宽～波长）S1S2S***dD<

5、置白光照射时，出现彩色条纹暗纹明纹1）条纹间距与的关系;若变化，则将怎样变化？一定时，xkxk+1Δx=kDdDd+()k1=ll=Ddl一定时，若变化，则将怎样变化？1）2）条纹间距与的关系如何？一定时，光强分布图条纹间距地测得照射光的波长。通过D及d的测量,可以间接第一次测波长洛埃镜实验二、洛埃镜分波面干涉半波失损紧靠镜端处总是产生暗纹，说明在镜端处反射光与入射光的相位差为，相当于光程差，称为半波损失。双面镜实验三、菲涅耳双面镜分波面干涉双棱镜实验四、菲涅耳双棱镜分波面干涉分波面法小结分波面干涉小结洛

6、埃镜分波面干涉半波失损条纹间隔杨氏双缝分波面干涉菲涅耳双棱镜分波面干涉菲涅耳双面镜分波面干涉在杨氏实验中，（1）波长为632.8nm的激光射在间距为0.022cm的双缝上，求距缝180cm处屏幕上所形成的干涉条纹的间距。（2）若缝的间距为0.45cm，距缝120cm的屏幕上所形成的干涉条纹的间距为0.15mm，求光源的波长。解：例1在杨氏双缝干涉的实验中，入射光的波长为λ，若在缝S2上放置一片厚度为b、折射率为n的透明薄膜，试问：（1）两束光的光程差；（2）原来的中央明纹如何移动？（3）如果观测到中央明纹

7、移到了原来的k级明纹处，求该薄膜的厚度b.解：（1）光程差跟不加薄膜相比，光程增大了（n-1）b例2(2)加薄膜后，中央明纹对应显然r2-r1=(1-n)b＜0，即r2＜r1，中央明纹下移。(3)不加薄膜，K级明纹满足：r2-r1=-kλ放置薄膜后r2-r1=-（n-1)b=-kλ上式也可理解为，插入薄膜使屏上的杨氏干涉条纹移动了k=(n-1)b/λ条。这提供了一种测量透明薄膜折射率的方法。白光照射时，出现彩色条纹续上未插入媒质时，三路光线的光程相等插入后，经的一路光与其它两路光之间的光程差均为相位差为