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1、E1E2E3-13.6ev-3.4ev-1.5ev0波列长度2、光源的发光特性:间隙性,随机性光的干涉第一节光源光的相干性1、光源的发光机理一、普通光源同一个原子前后发出的两个波列之间互相独立,没有任何关联;各个原子发出的各个波列之间互相独立,没有任何关联1、分波振面法(杨氏干涉)将光源上同一发光点发出的光波设法分成两束,使它们通过不同路径再相遇,而产生相干叠加。2、分振幅法(薄膜干涉)I1I2I二、获得相干光的方法3、光的单色性及相干长度普通光源发出的光A、单色性不高B、相干长度长激光A、单色性高B、相干长度较短两束光的光程差必须小于相干长度,才能产生干涉
2、现象。1、实验装置2、实验结果及讨论第二节杨氏双缝干涉实验、双镜、洛埃镜一、杨氏双缝干涉实验(1801年)要求讨论:(1)相邻明纹(或相邻暗纹)对应的光程差相差,杨氏干涉条纹是等间距的;由此式可测定光的波长(2)若用白色光源,则干涉条纹是彩色的则整个条纹向上平移一段距离(3)若S下移,所谓的零级条纹是指:从同相点出发到此处是等光程的思考题:若S不动,而将S1和S2下移,则条纹如何移动?二、菲涅耳双(面)镜实验:光栏三、洛埃镜实验光栏当屏幕移至B处,从S和S’到B点的路程差为零,但是观察到暗条纹,验证了反射时有半波损失存在(双镜)(洛埃镜)一、光程和光程差第三
3、节光程与光程差S1S2Pn1r1n2r2S1与S2同位相nr光程为真空中的波长光程差、思考题:若将杨氏双缝干涉实验装置放在折射率为n的透明液体中,则明暗纹公式及条纹间距公式n2、光程nr的物理意义在相同的时间内,光在真空中所走的路程。3、附加光程差ndr2S1S2r1OO’附加光程差与条纹移动数N之间应满足:思考:若上下臂上分别放上透明介质(n1,d1;n2,d2),则附加光程差为(该结论普遍成立)解题思路:SS1S2OP例:双缝干涉实验装置如图所示,双缝与屏之间的距离D=120cm,两缝之间的距离d=0.50mm,用波长的单色光垂直照射双缝。(1)求原点O
4、上方的第五级明条纹的坐标X。(2)如果用厚度,折射率n=1.58的透明薄膜覆盖在图中的S1缝后面,求上述第五级明条纹的坐标X‘S1S2XOX’(2)Sn1n2n3e二、透镜不引起附加光程差焦平面F用透镜观测干涉时,不会带来附加的光程差ABCPD焦平面F’一、薄膜干涉(等厚干涉)=明纹暗纹条纹形状由膜的等厚点轨迹所决定。当垂直入射时:原则上K取0,1,2,…但要保证膜厚不能取负值第四节薄膜干涉透射光干涉与反射光干涉正好互补,12二.增透膜与增反膜故增透膜即为反射光干涉极小;而增反膜即为反射光干涉极大关于半波损失的讨论:当薄膜的折射率相对于它两边介质的折射率为最
5、大或最小时,两束反射光干涉有半波损失。例题:增透、增反膜问:若反射光相消干涉的条件中取k=1,膜的厚度为多少?此增透膜在可见光范围内有没有增反?已知:用波长,照相机镜头n3=1.5,其上涂一层n2=1.38的氟化镁增透膜,光线垂直入射。解:反射光干涉无半波损失可见光波长范围400~760nm波长412.5nm的可见光有增反。一、劈尖干涉第五节劈尖干涉牛顿环k=1,2,…k=0,1,2,…n即:薄膜干涉中相邻明纹(或暗纹)对应的薄膜厚度差为膜内光波长的一半。相邻的明纹(或暗纹)对应的厚度差e及间距劈尖角很小,故有则2.工件表面的凹凸h3.条纹移动则条纹移动N
6、条4.求劈尖上明纹或暗纹数明纹数目盯住某一点看,若厚度改变则附加光程差若n暗纹数目动画二、牛顿环明环暗环明环暗环牛顿环的应用:测光波的波长,平凸透镜的曲率半径,检验透镜球表面质量R1R2r明环暗环用2e=2e2-2e1联立标准验规待测透镜暗纹例题:牛顿环的应用已知:用紫光照射,借助于低倍测量显微镜测得由中心往外数第k级明环的半径,k级往上数第16个明环半径,平凸透镜的曲率半径R=2.50m求:紫光的波长?解:根据明环半径公式:以其高精度显示光测量的优越性一束光在A处分振幅形成的两束光1和2的光程差,就相当于由M1’和M2形成的空气膜上下两个面反射光的光程差
7、。第六节迈克耳孙干涉仪在G1镀银层上M1的虚象M1’1212迈克耳孙干涉仪动画演示思考:此处是否有半波损失?讨论:(1)当M2作一微小位移,则附加光程差(2)在一条光路上加一折射率为n,厚度为d的透明介质,则引起的附加光程差思考当两臂分别都放上透明介质时的附加光程差1221例题:迈克耳孙干涉仪的应用在迈克耳孙干涉仪的两臂中分别引入10厘米长的真空玻璃管A、B,给其中一个在充以一个大气压空气的过程中观察到107.2条条纹移动,所用波长为546nm。求空气的折射率?解:设空气的折射率为n迈克耳孙干涉仪的两臂中便于插放待测样品,由条纹的变化测量有关参数。精度高。思
8、考题:用波长为的平行单色光垂直照射图中所示的装置,观