大学物理 上 普通高等教育十一五 规划教材 教学课件 作者 通识教育规划教材编写组 第13章.ppt

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1、第13章光的干涉【学习目标】理解光发生干涉的条件及获得相干光的方法。掌握光程的概念以及光程差和相位差的关系，理解在什么情况下的反射光有相位跃变（即半波损失）。掌握分析杨氏双缝干涉条纹的位置的方法，理解薄膜等厚干涉（包括劈尖和牛顿环）条纹的位置及特点，了解薄膜等倾干涉的特点。了解迈克尔孙干涉仪的工作原理。13.1光源单色性光程相干光13.2双缝干涉13.3薄膜干涉13.4迈克尔孙干涉仪13.5分波面干涉装置13.6*时间相干条纹可见度13.1光源单色性光程相干光本节介绍光源、单色光、光程以及光的相干现象。13.1.1光源13.1.2光源单色性13.1.3光程与光程差13

2、.1.4光的相干现象13.1.1光源能够发射光波的物体统称为光源。光源所发出的光波，是由光源中原子或分子所发射的大量的有限长度的电磁波组成的。这些电磁波称为波列。波列13.1.2光源单色性具有单一波长的光波为单色光。以光波波长为横坐标，强度为纵坐标，就可以得到光谱分布曲线。光谱分布曲线13.1.3光程与光程差若在光束空气中从A点传播到B点，AB两点间的距离l，则光束在AB两点处的相位差介质中光的波长若在介质中光束所传播的几何距离为l，其引起的相位差为两束光在P点的振动P点的相位差光程差13.1.4光的相干现象∝非相干叠加。相干叠加频率相同、振动方向相同和具有固定的相位

3、差的时候才能够发生光的干涉现象。能够满足上述条件的光称为相干光。获得相干光的具体方法通常有：分波阵面法和分振幅法。13.2双缝干涉本节介绍双缝干涉的相关知识。13.2.1杨氏双缝干涉实验13.2.2干涉条纹的分布13.2.1杨氏双缝干涉实验13.2.2干涉条纹的分布明条纹暗条纹13.3薄膜干涉本节介绍两种薄膜干涉。13.3.1等倾干涉13.3.2等厚干涉13.3.1等倾干涉当光从折射率较小的介质（光疏介质）射向折射率较大的介质（光密介质）并在界面上发生反射时，反射光相对于入射光有相位突变，由于相位差与光程差相对应，相当于反射光多走了半个波长的光程，故这种现象叫做半波损

4、失。多走的光程差称为附加光程差。形成等倾干涉明条纹的条件形成等倾干涉暗条纹的条件13.3.2等厚干涉时明暗条纹出现的条件劈尖干涉空气劈尖产生明暗条纹的条件任意相邻两条明条纹或任意相邻两条暗条纹的间距牛顿环干涉13.4迈克尔孙干涉仪本节介绍迈克尔孙干涉仪。13.4.1迈克尔孙干涉仪13.4.2*迈克尔孙—莫雷实验13.4.1迈克尔孙干涉仪13.4.2*迈克尔孙—莫雷实验干涉仪转过90°13.5分波面干涉装置本节介绍分波面法的几种干涉装置。13.5.1菲涅尔双面镜13.5.2菲涅尔双棱镜13.5.3劳埃德镜13.5.4比耶对切透镜13.5.1菲涅尔双面镜13.5.2菲涅尔

5、双棱镜13.5.3劳埃德镜13.5.4比耶对切透镜13.6*时间相干条纹可见度本节介绍时间相干性。13.6.1时间相干性13.6.2条纹的可见度13.6.1时间相干性光源所发出的一个波列在介质中传播时，把传播一个波列的时间t0叫做相干时间，把传播一个波列所需的光程称为相干长度。同一光源分束得到的两束光线，分束后传播的光程差超过相干长度L0或者经历的时间超过相干时间t0时，两束光不能产生干涉现象。这一性质称为光的时间相干性。13.6.2条纹的可见度可见度：干涉图像中明条纹的最大强度Imax和相邻暗条纹的最小强度Imin两者差值与和值的比值。两者之差值越大，则可见度V越大

6、，条纹越清晰；反之两者值相近时，条纹则难以辨认。相干长度