上海交通大学大学物理课件16光学(干涉).ppt

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1、第16章光学(光的干涉)§2杨氏双缝干涉§4迈克尔孙干涉仪光的干涉§3薄膜干涉§1光的相干性一、光波叠加原理二、光波的相干叠加r2r1S1·S2·p·同方向振动，同频率§1光的相干性光矢量：光波的矢量。∵光强非相干叠加对于普通光源发出的光如果即两个光源发出的光之间具有确定的相位差，则把这两个光源称为相干光源，它们所发出的就是相干光。当两束相干光在空间任一点相遇时，它们之间的相位差D随空间位置不同而连续变化，从而在不同位置上出现光强的强弱分布，这种现象就是光的干涉现象。相干叠加干涉相长（明）(k=0,1,2,3…)干涉相消（暗）(k=0,1,2,3…)相干条

2、件：振动方向相同，频率相同，具有确定的相位差。注：相干条件系针对两个光源而言，因此，具有确定的相位差是指两个光源的初相位之差确定。若两个光源的初相位相等，则干涉极大或极小仅由场点到源点的光程差决定。ImaxIminI2p4p-2p-4p0I2p4p-2p-4p0(k=0,1,2,3…)补充相干条件：两束光的强度不能相差太大。若两束光通过不同的介质，则相位差为：三、光程和光程差称为两束光的光程差.光程(nr):将光在介质中走过的路程折算到同一时间内在真空中所走过的相应路程.••AB两束光在两种不同媒质中传播则位相差为：干涉条纹的一般条件：结论：对光干涉起决定作用的

3、不是这两束光的几何路程之差，而是两者的光程差。光路中插入薄透镜不会产生附加的光程差.相干条件:同频率,同振动方向,有恒定相位差.四、相干光的获得两个独立的普通光源很难满足相干条件.直到19世纪初,采用特殊装置获得相干光.有分波阵面法和分振幅法.必须注意:普通光源分出来的两束光会聚时,相位差不能太大.现在,利用高度相干性的激光作为相干光源.激光光源：相干长度x~102-4m,故其相干性极好.一、双缝干涉x缝间距d10-4m，Lm(d<

4、条纹（3）中间级次低（4）条纹特点：(单色光入射）（2）不太大时条纹等间距xI0x+1x+2x-1x-2白光入射？明纹暗纹k=0，1，2，…条纹间距IxxI0x+1x+2x-1x-2不同波长非相干叠加，强度相加Ix白光的干涉条纹：三、其它双缝型干涉装置1.菲涅耳双面镜SS1S2M1M2S：实光源，S1、S2：虚光源M1、M2：平面反射镜两虚光源为相干光源，阴影部分出现干涉2.菲涅耳双棱镜S1SS23.洛埃镜S1SMS：实光源，S1：虚光源M：平面反射镜阴影部分出现干涉接触点:暗条纹反射光存在半波损失.[例]杨氏双缝的间距为0.2mm，距离屏幕为1m。（1）若第

5、一到第四明纹距离为7.5mm，求入射光波长。（2）若入射光的波长为600nm，求相邻两明纹的间距。解：[例]一射电望远镜的天线设在湖岸上，距湖面高度为h，对岸地平线上方有一恒星正在升起，恒星发出波长为l的电磁波。求：当天线测得第1级干涉极大时恒星所在的角位置。解：hCAB由几何关系，并考虑到在水面反射时存在着半波损失取k=1[例]用薄云母片（n=1.58）覆盖在杨氏双缝中的一条缝上，这时屏上的零级明纹移到原来的第七级明纹处。如果入射光波长为550nm，问云母片的厚度为多少？解：原七级明纹P点处插入云母后，P点为零级明纹P0dS1S2r1r2作业:P222第16章

6、习题16,17,18,19一、薄膜干涉的复杂性薄膜干涉振幅分割影响薄膜干涉条纹分布的因素薄膜光源厚度是否均匀表面是否平整点光源面光源平行光垂直入射斜入射干涉条纹的定域§3薄膜干涉dn1n1n2n1n1=n3;或n2

7、此时,两反射光线存在附加的半波损失.两透射光线无附加的半波损失.2)若n1n2>n3.此时,两反射光线不存在附加的半波损失.两透射光线存在附加的半波损失.注意:是否要考虑半波损失看具体情况而定.?riSLM观察屏薄膜等倾干涉条纹的获得上次课主要内容薄膜干涉等倾干涉条纹内疏外密的同心圆条纹中央级次高，边缘级次双缝（型）干涉有些情况要考虑半波损失？反射光透射光半波损失看具体情况而定?条纹特点：形状：同心圆环条纹间隔分布：内疏外密条纹级次分布：d一定时，膜厚变化时，条纹的移动：波长对条纹的影响：k一定时，k，d一定时，中央级次高，边缘级次低条纹由

8、中央冒出若改用面光源照明