光的干涉(北邮).ppt

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1、一、光的本性1）牛顿微粒说（17、18世纪）：解释光的直线传播2）惠更斯波动说：解释光的反射、折射、双折射3）T.Yong和Fresnel波动说：解释光的干涉、衍射4）Maxwell光的电磁理论5）波粒二象性理论：Einstain的光子论（1905）de.Broglie的物质波（1924）第五篇波动光学二、现代光学60年代，激光技术的发展，导致光的全息技术、光信息处理技术。本篇主要内容：光的干涉光的衍射光的偏振性（横波）。光的干涉第十二章平面电磁波可见光的范围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.光是一种电磁波一、光源12-1光源光的相干性=(E2-E1)/

2、hE1E2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)波列波列长L=c光源二、光源的发光机理：独立：发光间隔、频率、相位、振动方向、传播方向2、单色光：具有单一频率的光。一般认为：ÅÅÅ单色性较差单色性较好单色性极好II0/2I0∆三、光强与光的单色性1、光强：每秒单位面积上获得的平均光能量。绝对的单色光是不存在的!为波长宽度1）棱镜色散三、相干光源1、光矢量同频率、同振动方向、同位相或位相差恒定。3、获得单色光的方法2）滤色镜（利用选择吸收）3）激光2、相干光的获得把同一个点光源发出的光波设法分成两束，使它们通过不同的路径再相遇，而产生相干叠加。（1）

3、分波阵面法：（2）分振幅法：1、实验装置一、杨氏双缝实验非定域干涉§12－2杨氏双缝干涉第一次把光的波动学说建立在牢固的实验基础之上，且根据实验第一次测定出光的波长*光源光程差：明2、实验结果及讨论※若为其它值，则亮度介于两者之间。3、条纹位置※相邻明纹（或相邻暗纹）的间距：由此式可测定光的波长※明纹中心：※暗纹中心：※若用白色光源，则干涉条纹是彩色的。※若S下移，则整个条纹向上平移一段距离。对于中央亮纹，k=0,光程差例1：在双缝实验中，用波长l=546.1nm的单色光照射，双缝与屏的距离D=300mm，测得中央明纹两侧的两个第五级明纹间距为12.2mm，求双缝间距。解：相邻明纹间距

4、：由于5、光强分布：从S1、S2发出的光波单独到达屏上P点处，光矢量和分别为则合成光矢量的大小：光强：若E210=E220=I1例：在双缝实验中，两缝原宽度相等，若其中一缝略微变宽，则A)条纹间距变宽B)条纹间距变窄C)间距不变，但暗纹不暗D）不再发生干涉现象√例：在双缝实验中，若用红色滤光片遮住一缝，蓝色滤光片遮住另一缝。则条纹会发生什么变化？1、菲涅耳双面镜结论：与杨氏实验条纹形式一样。（当然，相干区域要小些。）二、其他分波阵面干涉P当屏幕移至L处，从S1和S2到L点的光程差为零，但是观察到暗条纹。2、劳埃德镜PML半波损失：光从光疏介质射向光密介质时,反射光的相位较入射光的相位跃

5、变了p，相当于反射光与入射光之间附加了半个波长波程差.一、光程和光程差S1S2Pn1r1n2r2S1与S2同位相nr光程为真空中的波长§12–3光程光程差光程差1、光程nr的物理意义光在介质中走r，相当与在相同的时间内，光在真空中走nr的路程。2、附加光程差ndr2S1S2r1O则O处亮纹的级数为N.若（该结论普遍成立）O处有N个条纹移过。中央亮纹下移至O’O’若结论：SS1S2OP例(P34,5):双缝干涉实验装置如图所示,双缝与屏之间的距离D=120cm,两缝之间的距离d=0.50mm,用波长的单色光垂直照射双缝。（1）求原点O上方的第五级明条纹的坐标X。（2）如果用厚度，折射率n

6、=1.58的透明薄膜覆盖在图中的S1缝后面，求上述第五级明条纹的坐标X‘解题思路：（2）解法一（好方法）：S1S2XOX’（2）解法二：可判断条纹向上平移。向上移动距离为：S1S2XOX’用透镜观测干涉时，不会带来附加的光程差。五、透镜不引起附加光程差MSNABPQBSS’MNAPQ反射镜等相面思考12—4薄膜干涉光线a、b的几何光程差：aba’b’e一、薄膜干涉如果a、b间还存在“半波损失”，则a、b间总的光程差为：注意：1、在n1n2>n3时，总的光程差无半波损失，除此外皆有半波损失。aba’b’e2、对透射光a’和b’，不存在半波损失。干涉条件相同i的入射光线

7、对应的光程差相同，干涉后对应同一级条纹，叫等倾干涉。当垂直入射时:1、增透膜：利用薄膜干涉使某一特定波长的反射光减到最小。例：在玻璃（n玻=1.52）透镜上镀上n=1.38的MgF2的胶膜，厚度e至少为多大时透光性最好？解：12垂直入射光在两个界面上均有“半波损失”2、增反膜利用薄膜干涉使某一特定波长的反射光增强。12例：在基底Si(n3=4)上镀膜层SiO2(n2=1.5),用白光照射，若只要求反射黄光，试计算镀膜最小厚度。解垂直入射光在两个