光波干涉条件和杨氏干涉实验

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1、第12章光的干涉和干涉系统8/26/20211仪器科学与光电工程学院12.1干涉现象与相干条件一、基本概念——平均辐射强度2、光程光程差-）光程差1、光矢量光强8/26/20212仪器科学与光电工程学院真空中波长为的单色光，在折射率n的透明介质中从A传播到B，两处相位差为3，则沿此路径AB间的光程差为（A）1.5（B）1.5n（C）3（D）1.5/n相位差为3的两点几何距离为1.5介，光程差为1.5介n=1.5（A）1.5介ABn分析：例题8/26/20213仪器科学与光电工程学院3、单色光复色光准单色光实际波列有限长——复

2、色光间断振动波列越长单色性越好单色光的波列无头无尾无始无终。8/26/20214仪器科学与光电工程学院我开了两盏灯,为什么没看见干条纹？干涉是有条件的！二、相干光和相干条件1、波的独立性原理和叠加原理S2S18/26/20215仪器科学与光电工程学院2、相干条件在交叠区当I12处处为0—I=I1+I2非相干叠加—不相干——I12不处处为0的条件1）相同3）相位差是常量间的夹角不随t变化，且2）8/26/20216仪器科学与光电工程学院3、相干叠加光强分布只是空间的函数，因此光强在空间呈稳定分布。在=2m处=(2m+1)处原子发

3、光具有随机性、间断性，即使同一个原子发出的前后两列波，也很难保证同时满足三个相干条件。要获得相干光需要采取特殊的方法.8/26/20217仪器科学与光电工程学院4、获得相干光的主要方法分波阵面法具有确定相差的波阵面上的两个次级子光源是相干的。分振幅干涉法8/26/20218仪器科学与光电工程学院托马斯·杨（ThomasYoung）英国物理学家、医生和考古学家，光的波动说的奠基人之一波动光学：杨氏双缝干涉实验生理光学：三原色原理材料力学：杨氏弹性模量考古学：破译古埃及石碑上的文字12.2杨氏双缝干涉8/26/20219仪器科学与光电工程学院SdD一、干

4、涉结构8/26/202110仪器科学与光电工程学院缝宽相等d二、光强分布=2m=（2m+1）（明）（暗）D结论：1、干涉条纹代表着光程差的等值线。2、相邻两个干涉条纹之间其光程差变化量为一个波长l，位相差变化2p。8/26/202111仪器科学与光电工程学院dD三、杨氏双缝实验条纹位置明条纹中心：暗条纹中心：8/26/202112仪器科学与光电工程学院四、干涉条纹的间隔定义：两条相干光线的夹角为相干光束的会聚角，用w表示。m+18/26/202113仪器科学与光电工程学院干涉条纹的特点:(干涉条纹是一组平行等间距的明、暗相间的直条纹。中央为零

5、级明纹，上下对称，明暗相间，均匀排列。干涉条纹不仅出现在屏上，凡是两光束重叠的区域都存在干涉，故杨氏双缝干涉属于非定域干涉。当D、λ一定时，e与d成反比，d越小，条纹分辨越清。λ1与λ2为整数比时，某些级次的条纹发生重叠。m1λ1=m2λ2干涉条纹在屏上的位置（级次）完全由光程差决定，当某一参量引起光程差的改变，则相应的干涉条纹就会发生移动。8/26/202114仪器科学与光电工程学院k=0k=-1k=-2k=1k=2除了中央亮纹仍是白色的外,其余各级条纹形成从中央向外由紫到红排列的彩色条纹—光谱。如果用白光做实验，干涉条纹如何？8/26/20211

6、5仪器科学与光电工程学院六、洛埃镜实验D直射光光程反射光光程？思考：与杨氏双缝实验比干涉条纹有哪些相同、不同之处？8/26/202116仪器科学与光电工程学院五、杨氏干涉的应用测量波长测量薄膜的厚度和折射率长度的测量微小改变量8/26/202117仪器科学与光电工程学院例题1若将双缝装置浸入折射率为n的水中，那么条纹的间距增加还是减小？解：入射光在水中的波长变为所以相邻明条纹或暗条纹的间距为故间距减小8/26/202118仪器科学与光电工程学院条纹移动N=4例题2杨氏双缝实验，=500nm，在一光路中插入玻璃片（n=1.5）后O点变为4级明纹中心。

7、求：玻璃片厚度e。解：光程差改变O8/26/202119仪器科学与光电工程学院例题3在杨氏双缝干涉实验中，已知双缝间距为0.60mm，缝和屏相距1.50m，测得条纹宽度为1.50mm，求入射光的波长。解：由杨氏双缝干涉条纹间距公式e=Dλ/d可以得到光波的波长为λ=e·d/D代入数据，得λ=1.50×10-3×0.60×10-3/1.50=6.00×10-7m=600nm8/26/202120仪器科学与光电工程学院例题4双缝间的距离d=0.25mm,双缝到屏幕的距离Ｄ=50cm,用波长4000Å～7000Å的白光照射双缝，求第2级明纹彩色带(第2级光

8、谱)的宽度。解所求第2级明纹彩色带(光谱)的宽度实际上是7000Å的第2级亮纹和4000Å的第2级亮纹之间的