10-1 光的干涉

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1、第十章光的波动性§10.1光的干涉§10.2光的衍射§10.4光的偏振§10.5旋光现象§10.6光的吸收第一节光的干涉一、光的相干性二、杨氏双缝实验三、光程和光程差1.相干条件①频率相同②振动方向相同③有固定的相位差一、光的相干性干涉加强或减弱的条件干涉加强干涉减弱2.相干光源相干光源——符合相干条件的光源相干光——相干光源发出的光把光源上同一原子同一次发出的光分成两束3.相干光的获得方法振幅分割法：其原理是利用反射、折射把波面上某处的振幅分成两部分，再使它们相遇从而产生干涉现象。波阵面分割法：光源发出的某一波阵面上，取出两部分面元作为相干光源。1.相干光——S1、S2发

2、出的光二、杨氏双缝干涉实验2.波程差计算设：双缝中垂线与屏的交点为坐标原点O作：S1CCP，由于q很小波程差（1）条纹分布±：表示各级条纹在屏幕中心O点两侧对称分布明纹k=0,1,2…暗纹k=1,2…k——干涉条纹的级次k=0有x=0，d=0——中央明条纹k=0(中央明纹)k=1(+1级明纹)k=2(-2级明纹)k=2(+2级明纹)k=1(-1级明纹)3.干涉规律波程差：加强k=0,1,2…减弱k=1,2…相邻明(暗)条纹间距（2）条纹特点d、D一定，x∝—明暗相间等间距分布、D一定，x∝1/d杨氏干涉实验的应用——测量光波波长方法一方法二干涉问题分析要点(1)搞

3、清发生干涉的光束；(2)计算波程差(光程差)；(3)搞清条纹特点：形状、位置、级次分布等.例:用钠光做双缝干涉实验，求（1）在空气中相邻干涉条纹的间距是多少？（2）在空气中两个第五级明纹间的距离？（3）在空气中+3级与-5级明纹间的距离？解：双缝干涉明纹公式为：（2）（3）三、劳埃德镜相干光源：实光源S1和一个虚光源S2验证了反射时有半波损失存在—当屏幕P移至L处，从S1和S2到L点的光程差为零，但是观察到L点为暗条纹.表明：入射光与反射光在L处相位相反，即相位差为p.半波损失反射光有半波损失光疏介质(n较小)光密介质(n较大)反射光没有半波损失折射光没有半波损失当光线从

4、光疏介质射向光密介质时,反射光的相位较之入射光的相位跃变了p.即相当于反射光与入射光之间附加了半个波长的波程差.四、光程和光程差实验表明：单色光通过不同的介质时，频率不变，但传播速度改变了。(1)介质的折射率1.光程≥1（2）光在介质中和真空中的比较——光在介质中波长变短真空中光的波长介质中光的波长介质中：介质中：··abnru介质光在介质中走过的几何路程r所需的时间：相同时间光在真空中走过的几何路程：r——光在介质中的几何路程nr——光在真空中的几何路程光程（3）光程即：把光在介质中走过的路程折算为光在真空中的路程讨论光通过不同介质的干涉条件时：把光通过不同介质的几何路程

5、换算成光程当一束光连续通过几种不同介质时，总光程把光通过不同介质的复杂情况都变换为光通过真空中的情形来处理干涉加强干涉减弱*P*2.光程差：两光程之差。结论：对干涉起决定作用是光程差，而不是几何路程差.Facb·ABC不同光线通过透镜要改变传播方向，但不会引起附加光程差—薄透镜成像的等光程性A、B、C的相位相同，在F点会聚，互相加强BF，CF各光线等光程说明AF，解释AaF的几何路程比BbF长，但BbF在透镜中经过的路程比长，换算成光程，AaF的光程与BbF的光程相等.使用透镜不会引起各相干光之间的附加光程差例：在杨氏双缝实验中，把厚度为h、折射率为n的介质置于S2后

6、，问原来的零级条纹移至何处？解：插入介质后，从S1和S2发出的相干光所对应的光程差为当光程差为零时，对应零级条纹所以零级明条纹下移*若介质覆盖在S1上，则所以零级明条纹上移当光程差为零时，对应零级条纹结论：插入介质块后，中央零级条纹上移或下移对应于介质块放置在上缝或下缝.[例]在杨氏双缝干涉中，P为光屏上第五级明纹所在位置，现将薄玻璃片插入从S1发出的光束的途中，则P点变为中央明纹的位置，求薄玻璃片的厚度e。（已知光的波长为600nm，玻璃的折射率为1.5。）nS1S2r2eP·xDr1k=5无介质k=0有介质解：对于P点—（1）—（2）（1）－（2）得五、薄膜干涉薄膜干涉

7、：扩展光源（非点光源）发出的光在薄膜两表面上反射后产生相干光的干涉结果.油膜上的干涉条纹肥皂膜上的干涉条纹1.薄膜反射光的干涉（光线垂直入射）（1）n2均大于或小于n12—有半波损失3—没有半波损失k=1,2,3…干涉加强k=1,2，3…干涉相消231n2>n1n2n2>n3n1