17光的干涉my.ppt

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1、波动光学研究光的波动特性干涉、衍射、偏振第十七章光的干涉第一部分§17-1光源光的特性激发辐射发光持续时间激发态上电子的寿命一、热光源发光特点1.发光是间歇的光波列2.不同原子激发、辐射时彼此没有联系——同一时刻各原子发出光波的频率、振动方向和相位各不相同3.同一原子不同时刻所发出的波列，振动方向和相位各不相同§17-1光的单色性和相干性三、相干性两个独立的光源发出的光或同一光源的两部分发出的光都不是相干光同一原子同一次发出的光在空间相遇时是相干光二、单色性单色光光波色散2.分振幅法：一束光在两种介质分界面上的反射光

2、和透射光作为相干光如薄膜干涉四、相干光的获得方法1.分波阵面法：从同一波阵面上取出两部分作为相干光源如杨氏双缝实验§17-1光的单色性和相干性§17-2双缝干涉一、杨氏双缝实验2.干涉明暗条纹的位置波程差§17-2双缝干涉可得干涉明暗条纹的位置明纹暗纹其中§17-2双缝干涉讨论：(1)对应于k=0的明纹称为中央明纹，对应于k=i,称为第i级明纹(2)相邻两明(或暗)纹的间距——明暗相间的等间隔条纹§17-2双缝干涉(3)白光照射？若，则明纹光强暗纹光强(4)光强分布——I1、I2为两相干光单独在P点处的光强§17-2

3、双缝干涉二、菲涅耳双镜实验——明暗条纹分布与杨氏双缝实验相同等效为两个虚光源光的干涉§17-2双缝干涉三、洛埃镜实验光在镜面反射时有半波损失——结果与杨氏双缝实验相反暗纹§17-2双缝干涉一、光程§17-3光程与光程差设c为光在真空中的传播速度，v为光在折射率为n的媒质中的传播速度由折射率定义t时间内，光在介质中传播的距离t时间内，光在真空中传播的距离光程：光在某一媒质中走过的几何路程r与该媒质折射率n的乘积nr介质中真空中§17-3光程与光程差意义：将媒质中的路程折算成真空中的路程，以便比较光程差：相位差：：光在

4、真空中的波长§17-3光程与光程差二、透镜的等光程性AF和CF在空气中传播距离长，在透镜中传播的距离短BF则相反AF、CF和BF的光程相等，它们会聚在F点，形成亮点透镜不会引起附加的光程差§17-3光程与光程差[例1]在杨氏双缝实验中，用折射率n=1.58的透明薄膜盖在上缝上，并用λ=6.32810－7m的光照射，发现中央明纹移动了5条，求移动方向，薄膜厚度解：P点为放入薄膜后中央明纹的位置§17-3光程与光程差又因P点是未放薄膜时第N级的位置可得：§17-3光程与光程差另解：光程差每改变一个，条纹移动一条以光程

5、r2为参考，r1改变了(n-1)x§17-3光程与光程差§17-4薄膜干涉——等倾条纹一、薄膜干涉光程差1.反射光干涉根据折射定律§17-3光程与光程差§17-4薄膜干涉-等倾条纹明、暗纹条件——暗纹——明纹讨论：——等倾干涉(1)由知，光程差是入射角的函数，即光源不同位置发出的光，只要倾角相同，均对应同一干涉级k§17-4薄膜干涉-等倾条纹(2)等倾干涉条纹是一组明暗相间的同心圆环，圆环分布内疏外密；半径大的圆环对应的i大，而干涉级k低§17-4薄膜干涉-等倾条纹薄膜反射板透镜屏幕§17-4薄膜干涉-等倾条纹薄膜反

6、射板透镜屏幕§17-4薄膜干涉-等倾条纹(3)e增大，则k增大，圆环中心处有圆环产生；反之，则圆环中心处有圆环消失(4)垂直入射时有——明——暗§17-4薄膜干涉-等倾条纹2.透射光干涉光程差透射光明、暗纹条件——明——暗反射光和透射光互补，反射光干涉加强时，透射光干涉减弱§17-4薄膜干涉-等倾条纹[例2]在白光下，观察一层折射率为1.30的薄油膜，若观察方向与油膜表面法线成300角时，可看到油膜呈蓝色(波长为4800Å)，试求油膜的最小厚度。如果从法向观察，反射光呈什么颜色?解:需考虑半波损失。根据明纹条件§17

7、-4薄膜干涉-等倾条纹k=1时有§17-4薄膜干涉-等倾条纹从法向观察，i=0:k=1时：k=2时：——绿光——紫外光§17-4薄膜干涉-等倾条纹二、应用1.增透膜玻璃MgF2光在膜的上下表面反射时都有半波损失反射光干涉相消时有§17-4薄膜干涉-等倾条纹膜的最小厚度为或——光学厚度——此时透射光增强即光学厚度为某一波长的1/4时，则膜为该波长的增透膜§17-4薄膜干涉-等倾条纹2.高反射膜光在每层膜的上下表面反射时只有一个面有半波损失第一层最小光学厚度为§17-4薄膜干涉-等倾条纹第二层最小光学厚度为即每层膜的光学

8、厚度都为/4时，可得到该波长的高反射膜§17-4薄膜干涉-等倾条纹介质劈§17-5薄膜干涉--等厚条纹一、劈尖干涉设光垂直入射——明——暗棱边处(e=0)，对应k=0的暗纹空气劈对空气劈，光程差为(1)每级明或暗条纹与一定的膜厚e相对应讨论：——等厚干涉(2)干涉条纹为平行于棱边的明暗相间的直条纹。棱边(e=0)处有半波损失时形成暗纹§17-