《光学教程》课件

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1、第一章光的干涉Chap.1InterferenceofLight主讲人：杨吟野教授贵州民族学院理学院主要内容1.1光的电磁理论1.2波动的叠加性和相干性1.3由单色波叠加所形成的干涉图样1.4分波面双光束干涉1.5干涉条纹的可见度光波的时间相干性和空间相干性1.6菲涅耳公式1.7分振幅薄膜干涉（一）——等倾干涉1.8分振幅薄膜干涉（二）——等厚干涉1.9迈克耳孙干涉仪1.10法布里-珀罗干涉仪多光束干涉1.11干涉现象的一些应用牛顿环1.1光的电磁理论①.光是某一波段的电磁波，其速度就是电磁波的传播速度。1.1光的电磁理论1.1光的电磁理论②.光波中的振动矢量通常指的

2、是电场强度对人的眼睛或感光仪器起作用的是电场强度引起光效应的主要是电场强度而不是磁场强度1.1光的电磁理论③可见光在电磁波谱中只占很小的一部分波长在390~760nm的狭窄范围以内,频率：7.5×1014~4.1×1014Hz。1.1光的电磁理论④．光强：1）光强度、光照度、平均能流密度2）相对强度，其值与所处媒质的折射率有关1.2波动的叠加性和相干性一、机械波的叠加性在两列波相遇处体元的位移等于各列波单独传播时在该处引起的位移的矢量和——波的叠加原理。二、相干叠加与非相干叠加1.波动的相干性干涉现象相干条件：频率相同，振动方向相同，相位差恒定。1.2波动的叠加性和相

3、干性波动是振动在空间的传播——复习简谐波振动的合成（电磁）1.2波动的叠加性和相干性2.相干叠加：=常数，则：1.2波动的叠加性和相干性1)相位相同2)相位相反:3)振幅相同，相位任意（）1.2波动的叠加性和相干性3.非相干叠加：，则：4.多个叠加:上述分析对光振动在空间任意一点的叠加也是适用的。1.3由单色波叠加所形成的干涉图样一、相位差和光程差：1.3由单色波叠加所形成的干涉图样1.3由单色波叠加所形成的干涉图样真空中均匀介质中光程：光程差：相位差：1.3由单色波叠加所形成的干涉图样二、干涉图样的形成：1.干涉图样的形成：（1）干涉相长：即：光程差等于半波长偶数倍

4、的那些P点，两波叠加后的强度为最大值。1.3由单色波叠加所形成的干涉图样（2）干涉相消：即：光程差等于半波长奇数倍的那些P点，两波叠加后的强度为最小值。1.3由单色波叠加所形成的干涉图样（3）一般情况：1.3由单色波叠加所形成的干涉图样2.干涉条纹的计算：见前图在近轴和远场近似条件即r>>d和r>>情况下：1.3由单色波叠加所形成的干涉图样最大值点：最小值点：条纹间距：1.3由单色波叠加所形成的干涉图样3.干涉图样的分析（1）各级亮条纹光强都相等，相邻条纹（亮或暗）等间距，且与j无关；（2）单色光波长一定时，（3）当、d一定时，（4）白光照射，除中央亮斑外，其余是彩色

5、条纹（5）干涉图样记录了相位差的信息：另：，干涉花样不变，但条纹有移动1.4分波面双光束干涉一光源和机械波源的区别1.1.4分波面双光束干涉2.机械波源：振源3.区别1.4分波面双光束干涉二、获得稳定干涉图样的条件典型的干涉实验1.获得稳定干涉图样的条件：从同一批原子发射出来经过不同光程的两列光波。2.干涉的分类：3.分波面干涉的特殊装置和典型实验：1.4分波面双光束干涉（1）杨氏实验1.4分波面双光束干涉1.4分波面双光束干涉相位差：1.4分波面双光束干涉1.4分波面双光束干涉（2）菲涅尔双面镜：装置：两块平面反射镜，两镜面相交接近180°.°1.4分波面双光束干涉

6、条纹间距：1.4分波面双光束干涉（３）劳埃德镜：装置：一块下面涂黑的平玻璃板。1.4分波面双光束干涉半波损失：光程差：条纹特点：Ｍ`处为暗纹，干涉条纹仅在Ｍ`一侧（无损则应为亮纹）（其它都是对称分布于两侧）1.4分波面双光束干涉（4）维纳驻波实验：驻波：振幅相同而传播方向相反的两列简谐相干波叠加得到的振动。条纹间距：特点：驻波也有“半波损失”。1.5干涉条纹的可见度光波的时间相干性和空间相干性一、干涉条纹的可见度（对比度、反衬度）影响因素很多，主要是振幅比。二、光源的非单色性对干涉条纹的影响当波长为（＋）的第j级与波长为的第（ｊ+1）级条纹重合时，Ｖ→０。即

7、：＝（j+1）=（+）j，j+=j+j1.5干涉条纹的可见度光波的时间相干性和空间相干性三、时间相干性——（光场的）纵向相干性波列的长度至少应等于最大光程差，即：好→小→Ｌ长链接1.5干涉条纹的可见度光波的时间相干性和空间相干性四、光源的线度对干涉条纹的影响1.5干涉条纹的可见度光波的时间相干性和空间相干性五、空间相干性——横向相干性光的空间相干性与光源的线度有关。注意：光的空间相干性和时间相干性是不能严格分开的。1.6菲涅耳公式一、菲涅耳公式A1、A1‘、A2入射角i1平行分量：pAp1、Ap1'、Ap2反射角i'1