ch13光干涉.ppt

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1、光的干涉光的干涉第十三章interferenceoflightchapter13主要内容§1光波§2相干光波的产生§3光程光程差§4分波前干涉——杨氏干涉实验§5分振幅干涉——薄膜干涉§6迈克耳孙干涉仪§13.1光波一、光是一种电磁波◆真空中的光速可见光的范围◆介质中的光速介质中的折射率二、光强光矢量用矢量表示光矢量,它在引起人眼视觉和底片感光上起主要作用.在同一介质中的相对光强§13.2相干光波的产生P21普通光源发光特点：原子发光是断续的，每次发光形成一长度有限的波列,各原子各次发光相互独立，各波列互不相干.一、普通光源的发光机制原子能级及发光跃迁基态激发态跃

2、迁自发辐射二、相干光的产生分波前法*光源分振幅法方法：将一个波列一分为二§13.3光程光程差光在真空中的速度与在介质中的速度满足介质的折射率介质中的波长13.3.1光程光在介质中走过l的路径，则在相同的时间间隔内，光在真空中传播的距离为光程A、B两点之间的光程为若介质折射率连续变化，则A、B两点之间的光程为物理意义：光程就是光在介质中通过真实路径所需时间内，在真空中所能传播的路程.13.3.2光程差与相位差的关系A、B两点之间的相位差基本关系式◆相位差*P*13.3.3理想透镜物像的等光程性焦平面SS′ABAB物点到像点各光线的光程相等透镜可以改变光线的传播方向，

3、但不会给两个等相面之间的光路带来附加的光程差§13.4分波前干涉——杨氏干涉实验接收屏实验装置初相13.4.1理想杨氏干涉实验装置初相差接收屏实验装置13.4.1理想杨氏干涉实验装置相位差接收屏实验装置13.4.2杨氏实验干涉条纹的分布明纹条件：暗纹条件：接收屏实验装置明纹位置：暗纹位置：讨论2.条纹间距1.白光照射时，出现彩色条纹当用白光照明时，除中央明纹的中部是白色以外，其它各级条纹，由于波长不同，使得同级明纹的位置错开，从而出现彩色条纹。－1＋1－2＋20◆双缝干涉光强分布合光强干涉项若明纹中心的光强暗纹中心的光强则明纹中心的光强暗纹中心的光强光强分布图13

4、.4.3干涉条纹的可见度定量描述干涉条纹的清晰度，引入条纹的可见度1.若，则，可见度最大，条纹清晰；1.若，则，条纹不能分辨。P一、菲涅耳双面镜13.4.6其他几种两光束分波前干涉装置二、劳埃德镜半波损失：光从光速较大的介质射向光速较小的介质时反射光的相位较之入射光的相位跃变了，相当于反射光与入射光之间附加了半个波长的波程差，称为半波损失.PML例1以单色光照射到相距为0.2mm的双缝上，双缝与屏幕的垂直距离为1m.(1)从第一级明纹到同侧的第四级明纹的距离为7.5mm，求单色光的波长；(2)若入射光的波长为600nm，求相邻两明纹间的距离.解（1）（2）§13.

5、5分振幅干涉——薄膜干涉PLDC23E4AB113.5.1等倾干涉传播光程差反射界面条件与附加光程差p光疏到光密反射光相位有变p特别对正入射和掠入射情况1.当或时，薄膜上下表面处的反射情况相同，1、2反射线之间无附加光程差，故2.当或时，薄膜上下表面处的反射情况不同，1、2反射线之间存在附加光程差，故明纹暗纹反射条件相同反射条件不同平行平面薄膜总的光程差对于平行平面薄膜，光程差依赖于入射角i；入射角i相同的光所对应的反射光线形成同一级次的干涉条纹——等倾干涉◆当光线垂直入射时当时当时若反射光相干相消，减弱——增透膜◆增透膜和增反膜利用薄膜干涉可以提高光学器件的透光

6、率.取氟化镁为增透膜例为了增加透射率,求氟化镁膜的最小厚度.已知空气，氟化镁，解12玻璃若但反射光相干相长，增强——增反膜SM劈尖角一、劈尖明纹暗纹13.5.2等厚干涉劈尖干涉明纹暗纹讨论1.劈棱为暗纹2.相邻明纹（暗纹）间的厚度差3.条纹间距（明纹或暗纹）劈尖干涉每一条纹对应劈尖内的一个厚度，当此厚度位置改变时，对应的条纹随之移动.4.干涉条纹的移动例1有一玻璃劈尖,放在空气中,劈尖夹角,用波长的单色光垂直入射时,测得干涉条纹的宽度,求这玻璃的折射率.解二、牛顿环由一块平板玻璃和一平凸透镜组成光程差◆牛顿环实验装置牛顿环干涉图样显微镜SLM半透半反镜TR光程差明

7、纹暗纹re暗环半径明环半径1.从反射光中观测，中心点是暗点还是亮点？从透射光中观测，中心点是暗点还是亮点？2.属于等厚干涉，条纹间距不等，为什么？3.将牛顿环置于的液体中，条纹如何变？暗环半径明环半径讨论◆测量透镜的曲率半径例2用氦氖激光器发出的波长为633nm的单色光做牛顿环实验，测得第个k暗环的半径为5.63mm,第k+5暗环的半径为7.96mm，求平凸透镜的曲率半径R.解§13.6迈克耳孙干涉仪单色光源反射镜反射镜一、迈克耳孙干涉仪与成角补偿板分光板移动导轨反射镜反射镜单色光源光程差的像干涉条纹的移动当与之间距离变大时，圆形干涉条纹从中心一个个长出,并向外扩

8、张,干涉条