大学物理2ch14-2.ppt

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1、同学们好！r1r2xdxD0单色光入射光程差：相位差：P·杨氏双缝干涉§14.2光的干涉（续）干涉项光强分布：双光束干涉理论明纹：暗纹：条纹间距：光程（opticalpath）一、光程真空中：··rab介质中：··abnr介质—介质中波长—真空中波长为方便计算光经过不同介质时引起的相差，引入光程的概念。为介质中与路程r相应的光程。这表明，光在介质中传播路程r—真空中波长传播路程nr引起的相位差相同。我们称nr由此得到关系：【例】计算图中光通过路程r1和r2在P点的相差。nS1S2r1r2dP·和

2、在真空中二、透镜不产生附加光程差物点到象点（亮点）各光线之间的光程差为零。Sacb··SFacb·ABCFacb·ABCF在干涉和衍射装置中经常要用到透镜，光线经过透镜后并不附加光程差。焦点F、F都是亮点，说明各光线在此同相叠加。而A、B、C或a、b、c都在同相面上。BF，CF说明AF，各光线等光程。BF，CF或AF，一、劈尖（wedgefilm）干涉夹角很小的两个平面所构成的薄膜叫劈尖。1、2两束反射光来自同一束入射光，它们可以产生干涉。1、2两束反射光相干叠加，就可行成明暗条纹。enn

3、n(设n>n)反射光2反射光1单色平行光等厚条纹（equalthicknessfringes）反射光1单色平行光垂直入射ennn·A反射光2(设n>n)所以反射光1、2的明纹：暗纹：同一厚度e对应同一级条纹—等厚条纹实际应用中大都是平行光垂直入射到劈尖上。程差可简化计算。考虑到劈尖夹角极小，反射光1、2在膜面的光光程差为在A点，反射光1有半波损失，条纹间距：因此Leekek+1明纹暗纹nL(1)暗环erR·平晶平凸透镜o二、牛顿环(2)暗环：∴条纹间距，内圈的条纹级次低。（k=0，1，

4、2…）(1)、(2)第k个暗环半径：光程差：很大明环半径公式平凸透镜向上移，条纹怎（自己推导）牛顿环装置简图：平晶S分束镜M显微镜0平凸透镜.样移动?牛顿环照片【演示】白光牛顿环三、等厚条纹的应用1、劈尖的应用测波长：已知θ、n，测L可得测折射率：已知θ、，测L可得n测细小直径、测表面不平度h待测块规标准块规平晶等厚条纹待测工件平晶待测样品石英环平晶干涉膨胀仪依据公式厚度、微小变化：2、牛顿环的应用：测透镜球面的半径R测波长检验透镜球表面质量标准验规待测透镜暗纹已知,测m、rk+m、rk，可得R。

5、已知R，测出m、rk+m、rk，可得。依据公式若条纹如图，说明待测透镜球表面不规则，且半径有误差。一圈条纹对应的球面误差。一、点光源照明时的干涉条纹分析LfP0r环ennn>nrACD·21Siiii光束1、2的光程差：得·膜厚均匀（e不变）·又·B·薄膜干涉（二）—等倾条纹（equalinclinationfringes）或明纹暗纹形状：条纹的特点：一系列同心圆环r环=ftgi条纹间隔分布：内疏外密（为什么？）条纹级次分布：内高外低波长对条纹的影响：膜变厚，环纹扩大：i相同的光线对应同一条干涉条纹—等倾条

6、纹即倾角当k(k)一定时，i也一定，LfPor环iSi12en’nii·n’二、面光源照明时，干涉条纹的分析只要i相同，都将汇聚在同一个干涉环上（非相干叠加），因而明暗对比更鲜明。foennn>n面光源·Pr环·ii·观察等倾条纹的实验装置和光路inMLSf屏幕对于观察等倾条纹，没有光源宽度和条纹衬比度的矛盾!【演示】等倾干涉条纹等倾条纹照片迈克耳孙干涉仪（Michelsoninterferometer）一.仪器结构、光路二.工作原理光束2′和1′发生干涉若M1、M2平行等倾条纹若M1、M2有小夹角

7、等厚条纹十字叉丝等厚条纹M12211半透半反膜补偿板反射镜反射镜光源观测装置薄膜则有：补偿板可补偿两臂的附加光程差。若M1平移d时，干涉条移过N条，SM2M1G1G2EM1M2'M2'M1M2'M1M1等厚干涉等倾干涉M1M1与M2'重合M2'M2'M1(a)属于同一光波列的两部分相遇发生干涉(b)不同光波列的两部分相遇不能干涉a若光程差太大，同一波列分成的两列波不能相遇，不能形成干涉条纹三、光的时间相干性最大光程差:相干长度（波列长度）时间相干性比较空间相干性波源线宽度对干涉条纹的影响，反映扩展光源不同部

8、分发光的独立性时间相干性波列长度对干涉条纹的影响，反映原子发光的断续性axI三、迈克耳孙干涉仪的应用测介质折射率测量微小位移ln光路1中插入待测介质，由此可测折射率n。以波长为尺度，可精确到产生附加光程差：M11若相应移过N个条纹，则应有