大学物理——光的干涉.ppt

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1、第十章波动光学10-1光的相干性10-2分波面干涉10-3分振幅干涉1一、光源10-1光的相干性光源的最基本发光单元是分子、原子=(E2-E1)/hE1E2能级跃迁辐射普通光源：自发辐射独立(不同原子发的光)··独立(同一原子先后发的光)发光的随机性发光的间隙性波列波列长L=c1、光源的发光机理2光波是电磁波。光波中参与与物质相互作用（感光作用、生理作用）的是E矢量，称为光矢量。E矢量的振动称为光振动。2、光强在波动光学中，主要讨论的是相对光强，因此在同一介质中直接把光强定义为：光强：在光学中，通常把平均能流密度称为光强，用I表示。3二、光的相干

2、性要使两列波在P处产生相干叠加两列波的条件：（1）频率相同（2）振动方向相同（3）具有固定的位相差相干光41分波前的方法杨氏干涉2分振幅的方法等倾干涉、等厚干涉普通光源获得相干光的途径（方法）pS*分波面法分振幅法·p薄膜S*5光在介质中传播几何路程为r，相应的位相变化为三光程和光程差6光程表示在相同的时间内光在真空中通过的路程即：光程这个概念可将光在介质中走过的路程，折算为光在真空中的路程7光程差光在真空中的波长若两相干光源不是同位相的两相干光源同位相，干涉条件8不同光线通过透镜要改变传播方向，会不会引起附加光程差？问题A、B、C的位相相同，在F点会

3、聚，互相加强A、B、C各点到F点的光程都相等。AaF比BbF经过的几何路程长，但BbF在透镜中经过的路程比AaF长，透镜折射率大于1，折算成光程，AaF的光程与BbF的光程相等。解释使用透镜不会引起各相干光之间的附加光程差。910-2分波面干涉一、杨氏双缝干涉S1S2S***10杨氏干涉条纹波程差：干涉加强明纹位置干涉减弱暗纹位置D>>d11(1)明暗相间的条纹对称分布于中心O点两侧。干涉条纹特点：(2)相邻明条纹和相邻暗条纹等间距，与干涉级k无关。两相邻明（或暗）条纹间的距离称为条纹间距。若用复色光源，则干涉条纹是彩色的。方法一：方法二：(3)D,d

4、一定时，由条纹间距可算出单色光的波长。12二、其他分波阵面干涉装置1、菲涅耳双面镜虚光源、平行于明条纹中心的位置屏幕上O点在两个虚光源连线的垂直平分线上，屏幕上明暗条纹中心对O点的偏离x为：暗条纹中心的位置光栏132洛埃镜光栏当屏幕E移至E'处，从S1和S2到L点的光程差为零，但是观察到暗条纹，验证了反射时有半波损失存在。14例10-2如图所示，将折射率为n＝1.58的薄云母片覆盖在杨氏干涉实验中的一条狭缝S1上，这时屏幕上的零级明纹上移到原来的第七级明纹的位置上，如果入射光波长为550nm，试求此云母片的厚度.解　设屏上原来第七级明条纹在P处，覆盖云母

5、片前两束相干光在P点的光程差为设云母片厚度为d，在S1上复盖云母片后，按题意，两相干光在P点光程差为零，得15所以云母片厚度为6.6μm，上式同时也提供了一种测量透明介质折射率的方法.16利用薄膜上、下两个表面对入射光的反射和折射，可在反射方向(或透射方向)获得相干光束。一、薄膜干涉扩展光源照射下的薄膜干涉a1a2a在一均匀透明介质n1中放入上下表面平行,厚度为e的均匀介质n2(>n1)，用扩展光源照射薄膜，其反射和透射光如图所示一薄膜干涉10.3分振幅干涉17光线a2与光线a1的光程差为：半波损失由折射定律和几何关系可得出：a1a2a18干涉条件薄

6、膜aa1a2n1n2n319不论入射光的的入射角如何额外程差的确定满足n1n3(或n1>n2n2>n3(或n1

7、对某种照相底片最敏感的波长为550nm的黄绿光透射增强.试问此薄膜的最小厚度应为多少？已知玻璃的折射率为1.50，氟化镁的折射率为1.38.解：因为，所以反射光经历两次半波损失。22薄膜最小厚度为0.1μm.取k＝0，有23一、劈尖干涉夹角很小的两个平面所构成的薄膜空气劈尖棱边楔角平行单色光垂直照射空气劈尖上，上、下表面的反射光将产生干涉，厚度为e处，两相干光的光程差为10.3.2劈尖干涉牛顿环24干涉条件劈尖上厚度相同的地方，两相干光的光程差相同，对应一定k值的明或暗条纹。——等厚干涉棱边处，e=0,=/2，出现暗条纹有“半波损失”实心劈尖实

8、心劈尖25空气劈尖任意相邻明条纹对应的厚度差：任意相邻明条纹(或暗条纹)之间的距