《光学干涉》课件

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1、光学几何光学波动光学量子光学第13章波动光学研究光的干涉、光的衍射、光的偏振13.1相干光1.光矢量光波是电磁波，对应电场强度和磁场强度的两个振动。由于只有电振动引起底片感光和人眼的视觉，所以，讨论光波时，只需讨论，并将叫做光矢量。可见光的范围nm760~400:l光强20EIµP212.相干光各次发光相互独立，所以，两个独立的光源，或同一光源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上的两部分发出的光相叠加时不能产生干涉现象。42）相干光的产生*光源分波阵面法杨氏双缝、双镜、劳埃镜等分振幅法水面上的彩色油膜、彩色肥皂泡、劈尖干涉等13．2杨

2、氏双缝实验劳埃镜13.2.1杨氏双缝实验（1801年）1.杨氏双缝实验装置及干涉条纹1s实验装置干涉条纹与缝平行2.波程差的计算明纹中心暗纹中心在此，明纹(加强)、暗纹(减弱)主要决定于波程差光波到屏上P点的相位差为。实验中D>>d、D>>x，得将上式代入相位差的明暗纹公式，得k=0,1,2,···明纹中心k=0,1,2,···暗纹中心3.明暗纹条件4.干涉条纹的特点1）与双缝平行、以中央明纹（k=0的明纹）为对称、明暗相间的直条纹；2）条纹等间距，相邻明（或相邻暗）纹间距S1S2Sr1r2S1S2S明明暗暗暗暗明k=0级k=1级k

3、=-1级缝间距越小，屏越远，干涉越显著。在D、d不变时，条纹疏密与λ正比3)白光干涉条纹的特点：中央0级为白色亮纹，两侧为彩色，由蓝到红向外展开5.光强分布曲线例以单色光垂直照射到相距为0.15mm的双缝上,双缝与屏幕的垂直距离为0.90m。（1）若第一级明条纹到同侧的第四级明条纹间的距离为8.0mm，求单色光的波长；（2）若入射光的波长为589.3nm，求相邻两明条纹间的距离。解（1）根据杨氏双缝干涉明条纹的条件k=0,1,2,···得解得mm（2）根据杨氏双缝干涉条纹间距代入，得，将数值nm13.2.2劳埃镜半波损失：光从光疏介质入射到光密介质界面时，反射光

4、的相位较之入射光的相位跃变了，相当于反射光与入射光之间附加了半个波长的波程差，称为半波损失.PML13.3.1光程和光程差光在真空中的速度光在介质中的速度2.介质中的波长n真空13.3光程光程差1.介质的折射率ucn=nnll=相位差物理意义：光在折射率为n的介质中传播几何路程r所产生的相位变化，相当于光在真空中传播几何路程nr所产生的相位变化。图中，光源、到P点的相位差为3.光程：媒质折射率与光的几何路程之积（光程=）nr*P*r1n3r2r3n2n1图中光程＝4.相位差与光程差的关系5.干涉加强条件6.干涉减弱条件表示光程差13.3.2透镜不产生附加光程差平

5、行光通过透镜后各光线的光程相等例1以单色光照射到相距为0.15mm的双缝上,双缝与屏幕的垂直距离为0.90m。（1）从第一级明条纹到同侧的第四级明条纹间的距离为8.0mm，求单色光的波长；（2）若入射光的波长为589.3nm，求相邻两明条纹间的距离。解（1）根据杨氏双缝干涉明条纹的条件由此解得得（2）根据杨氏双缝干涉条纹间距将数值代入，得例2在杨氏干涉实验中，光波波长λ=632.8nm，双缝间距为1.00mm，缝至屏幕的距离100cm，求(1)整个装置在空气中，屏幕上相邻暗条纹的间距；(2)整个装置在水(n=1.33)中，屏幕上明条纹的宽度；(3)装置在空气中，

6、但其中一条狭缝用一厚度为cm的透明薄片覆盖，结果原来的零级明纹变为第7级明纹，薄膜的折射率n为多少？解(1)条纹间距将d=1.00mm，D=100cm=1000mm，λ=632.8nm代入上式，得(2)求整个装置在水(n=1.33)中，屏幕上明条纹的宽度；解（2）这时波长为，将数值代入，得解（3）(3)装置在空气中，但其中一条狭缝用一厚度为cm的透明薄片覆盖，结果原来的零级明纹变为第7级明纹，薄膜的折射率n为多少？(n-1)e=713.4薄膜干涉油层上下反射光的干涉肥皂薄膜的干涉图样镜头表面的增透膜P1.薄膜干涉的光程差PLEC34D5A1B2，作2、3两条光线

7、的光程差为1)反射光的光程差加强减弱<>'i当薄膜是等厚时,则相同入射角的光对应同一条纹——等倾干涉。2）等倾干涉加强减弱从能量的角度考虑，则有反射加强时，对应透射减弱。透射加强时，反射减弱。3）光线垂直膜表面入射(i=0)4）透射光的光程差（分析略）2.增透膜增反膜增透反射极小利用薄膜干涉可以提高光学器件的透光率.最小厚度：通常在玻璃器件上镀MgF2（n=1.38),透射率98.7%求增透膜的最小厚度薄膜干涉1.rmk=0,求增反膜的最小厚度最小厚度：注意：增透或增反是针对特定的波长而言增反反射极大通常在玻璃器件上镀多层ZnS（n2=2.35）,反射率为99％

8、以上.此时，薄膜干涉2.