干涉-清华大学讲座.ppt

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1、第一节光源的发光特性第二节双缝干涉第三节其他分波面干涉实验(自学)第四节空间相干性第五节时间相干性第六节光程第七节薄膜干涉(一)——等厚条纹第八节薄膜干涉（二）——等倾条纹第九节迈克耳逊干涉仪《弹流油膜厚度的测量》录像片一.光源光源的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=c1.普通光源：自发辐射独立(不同原子发的光)··独立(同一原子先后发的光)第一节光源的发光特性2.激光光源：受激辐射=(E2-E1)/hE1E2完全一样(频率,位相,振动方向,传播方向)二.光的相干性1.两列光波的叠加(只讨论电振动)p···12r1r2P:

2、12E0E10E20非相干光源I=I1+I2—非相干叠加相干光源▲相长干涉（明）(k=0,1,2,3…)▲相消干涉（暗）(k=0,1,2,3…)干涉图IImaxImino2-24-4Io2-24-44I1衬比度差(V<1)衬比度好(V=1)▲振幅比决定衬比度的因素：▲光源的宽度▲光源的单色性2.条纹衬比度（对比度，反衬度）3.普通光源获得相干光的途径pS*分波面法分振幅法·p薄膜S*返回一.双缝干涉单色光入射d>>λ，D>>d(d10-4m,Dm)相位差：双缝干涉条纹第二节双缝干涉p·r1r2xx0xIxxDdo波程差：▲亮纹▲暗纹条纹间

3、距(1)一系列平行的明暗相间的条纹；(3)中间级次低；亮纹:k，k=1,2,3…(整数级)暗纹:(2k+1)/2(半整数级)(4)▲条纹特点：(2)不太大时条纹等间距；某条纹级次=该条纹相应的(r2-r1)/二.光强公式若I1=I2=I0,则▲光强曲线I02-24-4k012-1-24I0x0x1x2x-2x-1sin0/d-/d-2/d2/d第三节其他分波面干涉实验(自学)返回一.空间相干性的概念光源宽度对干涉条纹衬比度的影响设光源宽度为bBDI非相干叠加+1L0N0M0Lb/2d/2LMNS1S2xI合成光强0Nx+1L0M0L-1N=Dλ/d

4、第四节空间相干性二.极限宽度当光源宽度b等于某个宽度b0时，干涉条设B>>d和bdoDB+1L·r2r1r1r2单色光源b0/2·xL△x/2(一级亮纹)纹刚好消失，b0称为光源的极限宽度。(B>>b0,d)—光源的极限宽度时，才能观察到干涉条纹。三.相干间隔和相干孔径角1.相干间隔若b和B一定，则要得到干涉条纹，必须—相干间隔2.相干孔径角S1S2b0d0B——相干孔径角由和有0小b0大,在b

5、星体考虑到衍射的影响，有M1M2M3M4屏测星干涉仪2.屏上条纹消失时，反射镜M1M4间的距离就是d0，测猎户座星Å测得得使d=d0条纹消失，则：1.测遥远星体的角直径：λλ返回一.光的非单色性1.理想的单色光、2.准单色光、谱线宽度准单色光：在某个中心波长（频率）附近有一定波长（频率）范围的光。谱线宽度：0oII0I0/2谱线宽度(1)自然增宽·E2E2E1E1造成谱线宽度的原因第五节时间相干性(2)多普勒增宽(3)碰撞增宽(4)外界辐射作用引起的增宽二.非单色性对干涉条纹的影响0123456012345Ix-(/2)+(/2)合成

6、光强干涉的最大级次三.相干长度与相干时间1.相干长度两列波能发生干涉的最大波程差：中心波长SS1S2c1c2b1b2a1a2·pS1S2Sc1c2b1b2a1a2p·注:等代表波列只有同一波列分成的两部分经不同的光程再相遇时才能发生干涉。波列长度就是相干长度光通过相干长度所需时间2.相干时间返回一.光程、光程差真空中··dabλ媒质中n─媒质中波长▲光程:L=nd─真空中波长··abndλn媒质第六节光程…………n1n2nmd1d2dm光程差：L=L2-L1[例]·S1S2r1r2dnpP二.使用透镜不会产生附加光程差Sacb··S物点到象点各光线之间的位相差和光程差的

7、关系：光程L=(nidi)光程差为零返回一、劈尖（劈形膜）夹角很小的两个平面所构成的薄膜ennn·A反射光2反射光1入射光(单色平行光垂直入射)(设n>n)分振幅干涉A:1、2的光程差肥皂膜干涉平晶干涉第七节薄膜干涉(一)——等厚条纹▲明纹：▲暗纹：同一厚度e对应同一级条纹——等厚条纹Leekek+1亮纹暗纹条纹间距又等厚条纹二、牛顿环o.S分束镜M显微镜erR·平晶平凸透镜暗环o牛顿环装置简图平凸透镜平晶光程差：(1)(k=0,1,2,…)(2)第k个暗环