大学物理A1波动光学(干涉).ppt

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1、光的干涉第九章一、光的两种学说牛顿的微粒说光是由发光物体发出的遵循力学规律作等速运动的粒子流。惠更斯的波动说光是一种机械波，它依靠所谓的弹性介质“以太”来传播。9.1相干光一、光源1、光是电磁波红外光：波长λ>0.76μm可见光：波长λ在0.40μm与0.76μm之间紫外光：波长λ<0.40μm2、普通光源发光机制普通光源：最基本发光单元是分子、原子=(E2-E1)/hE1E2能级跃迁辐射波列波列长L=c普通光源发光特点：原子发光是断续的，每次发光形成一个短短的波列,各原子各次发光相互独立，各波列互不相干.P21二、光的干涉现象两束光在相遇区域形成稳定的、有强有弱的光强分布。a．

2、相干条件①振动方向相同；②振动频率相同；③相位相同或相位差保持恒定b．明暗条纹条件明条纹：Δ=±2kk=0,1,2,…暗条纹：Δ=±(2k＋1)k=0,1,2,3,…普通光源获得相干光的方法（1）分波面法杨氏干涉三、获得相干光的方法*SABP（2）分振幅法等厚干涉*S振幅分割法四、光程和光程差光在介质中传播距离，相位改变为光程表示在相同的时间内光在真空中通过的路程光在介质中传播几何路程，相应的位相变化：定义光程:媒质折射率与光的几何路程之积=如果光线穿过多种媒质时，其光程为：r1n1r2n2rinirnnn干涉现象决定于两束相干光的位相差两束相干光通过不同的介质时，位相差不能

3、单纯由几何路程差决定。光程差两同相相干光源，干涉条件五、使用透镜不会引起附加光程差S1S2S***9.2波阵面分割法双光束干涉杨氏双缝干涉1、光程差：r12=D2+(x-d/2)2r22=D2+(x+d/2)2D>>dr22-r12=2xd(r2-r1)(r2+r1)=2xdr2+r1≈2D（1）明纹：干涉加强（2）暗纹：干涉减弱2、杨氏干涉条纹（3）两相邻明（或暗）条纹间的距离称为条纹间距。(1)坐标原点处为中央明纹，又叫零级明纹。3、干涉条纹特点：(3)相邻明条纹和相邻暗条纹等间距，与干涉级k无关。若用复色光源，则干涉条纹是彩色的。(2)明暗相间的条纹对称分布于中心O点两侧。4．

4、讨论Δx=Dλ/dS下移时，零级明纹上移，干涉条纹整体向上平移；S上移时，干涉条纹整体向下平移，条纹间距不变。当d增大时，Δx减小，零级明纹位置不变，条纹变紧密;当d减小时，Δx增大，条纹变稀疏。①光源S位置改变：②双缝间距d改变：③双缝与屏幕间距D改变：当D减小时，Δx减小，零级明纹位置不变，条纹变紧密;当D增大时，Δx增大，条纹变稀疏。当λ增大时，Δx增大，条纹变稀疏；当λ减小时，Δx减小，条纹变紧密。④入射光波长改变：⑤把整个实验装置置于折射率为n的介质中条纹间距为：Δx=Dλ/(nd)干涉条纹变紧密(1)一定时，若变化,则将怎样变化？(2)一定时,缝间距离与的关系如何？r2r

5、1OPxdS2S1⑥在S1后加透明介质薄膜（厚度为t折射率为n）零级明纹：零级明纹上移，屏上所有干涉条纹同时向上平移。明条纹：δ=kλ条纹间距不变例1：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，测得条纹间距为1.50mm，求入射光的波长。条纹间距解：光波的波长r2r1OPxdS2S1解：例2：当双缝干涉装置的一条狭缝后面盖上折射率1.58厚度为t的云母片时，观察到屏幕上干涉条纹移动了9个条纹间距，已知波长λ=5500，求云母片的厚度。假设未加云母片时，p点出现k级亮纹：加云母片后，p点出现k-9级亮纹：习题例3在双缝干涉实验中，波长λ＝550nm的单色平

6、行光垂直入射到缝间距d＝2×10-4m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)用一厚度为e＝6.6×10-5m、折射率为n＝1.58的玻璃片覆盖一缝后，零级明纹将移到原来的第几级明纹处？(1nm=10-9m)解：(1)△X＝20Dλ/d＝0.11m(2)覆盖云玻璃后，零级明纹应满足r2-r1-（n－1)e=0设不盖玻璃片时，此点为第k级明纹，则应有r2－r1＝kλ所以(n－1)e=kλk＝(n－1)e/λ＝69.6≈70零级明纹移到原第70级明纹处。洛埃镜实验半波损失：光从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，

7、相当于反射光的光程改变了半个波长，称为半波损失.PKL9.4薄膜干涉（一）等厚干涉一、洛埃镜实验与半波损失1、产生半波损失的条件：光从光疏介质正射或掠射向光密介质，即n1n2>n3无无没有情况3：n1n3有无有情况4：n1>n2