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1、第一章光的干涉第二章光的衍射第三章几何光学的基本原理第四章光学仪器的基本原理第五章光的偏振第六章量子光学第一章光的干涉返冋ri录一、本章主要内容1.相干条件：与波的相干条件相同2.光程=川，光程差5=冋2-叫右；理想透镜不产生附加光程差；半波损失：光从疏媒质向密媒质入射时，在反射光中产生半波损失；折射光不产生半波损失；半波损失实质是位和突变兀3.明纹、暗纹的条件：明纹6=±2kA/2,R0,l，2,…；暗纹匸±(2k—1)刀2,R0,l,2,•・・・4.分波阵面法(以杨氏双缝干涉为代表)：光程差5=nxd/D明纹坐标x=±2k(D/d)/V(277)暗纹坐标x=±(2k—1)(D/d
2、)阳Qn)条纹宽度x=(D/d){A/ri)5.分振幅法(薄膜干涉，以Hi
n3为例)⑴光程差：反射光5=2z?2QCOsr+/l/2=2e(ri2~^12sin2z)1/2+/V2透射光^=2«2^cosr=2e(H22-n32sin2r")1/2(2)等厚干涉(光垂直入射，观察反射光)：相邻条纹(或一个整条纹)所对应薄膜厚度差Ae=/l/(2/7)劈尖干涉条纹宽度2=心0)牛顿环的条纹半径明纹尸［伙—1/2)/?%严(ri,2,3,…)暗纹r=(kRA/n)'°伙=0丄2,3,・・・)(3)迈克耳逊干涉仪：側与平行为等倾条纹，此时如动镜移动肥，则屮心涨出或陷入一个条纹；M
3、i与不严格平行为等厚条纹,此时如动镜移动九/2,则条纹平行移动一个条纹的距离二、典型例题例1：如图将一厚度为/,折射率为n的薄玻璃片放在一狭缝和屏幕之间，设入射光波长为2,测量中点C处的光强与片厚/的函数关系。如果仁0时，该点的强度为人，试问:(1)点C的光强与片厚/的函数关系是什么；(2)/取什么值时，点C的光强最小。解：(1)在C点來a两狭缝光线的光程差为S=nl-l相应的相位差为1目NfiC点C的光强为:其中:例1图心4皿号人为通过单个狭缝在点C的光强。⑵当l£=1,2,3,…点C的光强最小。所以2/7-1例2：在双缝干涉实验中，波长2=5500A的单色平行光垂肓入射到缝间距6
4、7=2x10")的双缝上屏到双缝的距离D=2m.求：(1)中央明纹两侧的两条第10级明纹中心的间距；(2)川一厚度为€=6.6x103“、折射率为心1.58的玻璃片覆盖一缝后，零级明纹将移到原来的笫几级明纹处？解：(1)因为相邻明(暗)条纹的间距为共20个间距Ax=20—=0.11m所以Q(2)覆盖玻璃后，零级明纹应满足：r2-[(打一£)+ne=0设不盖玻璃片时，此点为第k级明纹，贝IJ应有r2-1]=kA所以(n-)e=kA«=1)—%"2零级明纹移到原笫7级明纹处.例3：波长=550nm的光线垂直入射在折射率^=1*5照相机镜头上，其上涂了-层折射率斤2=1・38的氟化镁增
5、透膜，问：若在反射光相消干涉的条件中取Q1,膜的厚度为多少？此增透膜在可见光范围内有没有增反？解：因为所以反射光经历两次半波损失，所以无半波损失，反射光相干相消的条件是：2n2d=(2k+)~代入斤=1和处求得：,323x550x10-9d=—4刃24x1.38=2.982xl0_7m此膜对反射光相干相长的条件：2咖W将d代入k=1&=855nmk=2A2=412.5nmk=3久3=275nm波长412.5nm的可见光有增反。例4：为了测量金属细丝的直径，把金属丝夹在两块平玻璃之间，形成劈尖，如图所示，如用单色光垂直照射，就得到等厚干涉条纹。测出干涉条纹的间距，就对以算出金属丝的直
6、径。某次的测量结果为：单色光的波长/l=589.3nm,金属丝少劈间顶点间的距离L=28.880mm,30条明纹间得距离为4.295mm,求金属丝的直径D?解：30条明纹29个间距，相邻两条明纹I'可的间距为‘4.295/=mm29A其间空气层的厚度相以,于是/sin^=—2其中〃为劈间尖的交角，因为〃很小，所以sin0=tg0=^-LA71代入数据得2&880x10-冷x589.3x"29例4图=0.05746mm例5：在牛顿环实验中用紫光照射，借助于低倍测量显微镜测得山中心往外数第k级明环的半径,径7=3.0x10”/级往上数第16个明环半径*+16=5.0x10—"，平凸透镜的
7、曲率半径R=2.50m。求：紫光的波长？(2—1)恥2}[2x伙+16)-1]财例6图解：根据明环半径公式:V2九十16/U16x2.50以英高精度显示光测量的优越性。*5小10芳-(3.0x10)=4.oxbm例6：在迈克耳孙干涉仪的两臂中分别引入10cm长的玻璃管A.B，英中一个抽成真空，另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546nm0求:空气的折射率？解：设空气的折射率为弘两臂的光程差为^=2z7/-2/=2/（77
