大学物理教案chap14-3.ppt

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1、同学们好！上讲内容：光程差：光程差真空中波长当相长~明相消~暗若当明暗常见情况：光由光疏介质射到光密介质界面上反射时附加薄透镜不引起附加光程差(物点与象点间各光线等光程)证明请参看理科光学教程(证明参看姚启均“光学教程”P.37)折射率n较小n较大（半波损失）真空中加入厚d的介质、增加(n-1)d光程dn三、双缝干涉空间相干性装置：1.杨氏双缝干涉明暗纹条件DdSr1r2dsinPxo明暗纹条件明暗k取值与条纹级次一致明暗r1r2dsinPxodSS1S2单缝双缝1=2D

2、S*条纹特点形态：平行于缝的等亮度、等间距、明暗相间条纹条纹亮度：条纹宽度：S1S2**双缝间距越小，条纹越宽条纹变化S*白光照射双缝:零级明纹：白色其余明纹：彩色光谱高级次重叠。练习用白光光源进行双缝干涉实验，求清晰可辩光谱的级次最先重叠：未重叠的清晰光谱只有一级。零级二级一级三级2.其它分波阵面干涉菲涅耳双面镜菲涅耳双棱镜SEAAS1S2d洛埃镜注:(1)干涉条纹只存在于镜上方(2)当屏移到镜边缘时，屏于镜接触点出现暗条纹—光在镜子表面反射时有相位突变π。练习1：14-7P.146条纹

3、下移练习2将杨氏双缝干涉实验装置中的一条缝用折射率为1.4的透明薄膜覆盖，这时原来屏上呈现中央明纹的那个位置，被原来的第5级明纹占据，假设入射光波长为480nm，试求透明薄膜的厚度。条纹下移3.光的空间相干性能否通过增加单缝光源宽度来提高干涉条纹亮度?条纹向下平移考虑将缝光源垂直于轴上、下移动对干涉条纹的影响。oS=0=0Sob的极限宽度：缝宽b:许多平行线光源，彼此干涉条纹错开，条纹清晰度下降直至消失1四、薄膜等厚干涉1.薄膜干涉介质薄膜光波入射光12354反射光2、3相干光透射光4、5

4、相干光相遇由几何关系、折射定律(教材P.164)2有3无2无3有涉及反射，考虑有无半波损失12354考虑半波损失：4无5无4无5两次明暗条纹条件：明k=1、2、3...暗k=0、1、2...12354讨论设讨论同一入射角i对应同一干涉条纹不同入射角对应不同条纹干涉条纹为一组同心圆环等倾干涉薄膜同一厚度处对应同一干涉条纹薄膜不同厚度处对应不同干涉条纹条纹形状与薄膜等厚线相同等厚干涉(1)薄膜厚度均匀(e一定)，随入射角i变化(2)入射角i一定(平行光入射)，随薄膜厚度e变化若、n1、n2一定，

5、与e、i有关薄膜等厚干涉的典型装置单色、平行光垂直入射(一)劈尖明暗条纹条件:n明暗=装置:两块光学平板玻璃一端接触，另一端垫一薄纸或细丝条纹特点:θLekek+1e楞边处e=0形态：平行于棱边，明、暗相间条纹条纹宽度（两相邻明纹间距）变化：条纹变密白光入射出现彩条空气劈尖充水条纹变密动态：(1)劈尖上表面平行上移，条纹如何变化？条纹宽度不变条纹左移(向棱边方向移)(2)轻压劈尖上表面，条纹如何变化？条纹变宽条纹右移(远离棱边方向移)每一条纹对应劈尖的一个厚度,当此厚度位置改变时,对应的条纹随

6、之移动.3）检验光学元件表面的平整度θLekek+1e空气4）测细丝的直径θLekek+1e明暗条纹特点：以接触点为中心的明暗相间的同心圆环中心暗斑（二）牛顿环单色平行光垂直入射i=0明暗纹条件：装置：平板玻璃上放置曲率半径很大的平凸透镜Rr得明暗条纹内疏外密白光照射出现彩环明暗纹半径：略去Rrk平凸透镜上(下)移动，将引起条纹收缩(扩张)e条纹的形状取决于等厚膜线的形状等价于角度逐渐增大的劈尖练习：1.平行光垂直入射图中装置，画出反射光暗条纹并标明级次中心暗k=0边沿暗k=4平行于棱边，等间距

7、直条纹。432101234（1）2平行于棱边，内疏外密直条纹暗k=0暗k=4中心边沿（2）432101234243210123443210123422n=1R1R2明暗2.推导图示情况下空气膜形成的干涉条纹的明、暗环半径公式。e1e2re练习：五、迈克尔孙干涉仪时间相干性M2M1M2G2G1单色光源反射镜1反射镜2补偿玻璃板半透明镀银层装置反射镜反射镜单色光源光程差的像一般情况等厚干涉等倾干涉条纹特点计算公式一般情况等厚干涉等倾干涉M2M2M2M2M2M1M1M1M1M

8、1等厚干涉条纹M2M1M2M2M2M2M1M1M1M1与重合等倾干涉条纹迈克尔孙干涉仪条纹.时间相干性(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，不能形成干涉条纹相干长度：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：反映扩展光源不同部分发光的独立性时间相干性：反映原子发光的断续性.应用举例光的干涉条纹的形状、明暗、…...间距敏感依赖于：波长、几何路程、…...介质