最新光的干涉教学讲义ppt课件.ppt

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1、光的干涉3.1光的相干性电磁波谱无线电波红外线可见光紫外线X射线γ射线微波太赫兹电学光学原子核“THz空隙”ElectromagneticSpectrum可见光波长范围是390nm-760nm。760400630600570500450430真空中波长(nm)频率(10Hz)7.503.955.004.765.266.006.676.983.1光的相干性讨论三种情况：1）当两列光波同相时，对应光程差则合振幅有最大值为光强也最大。3.1.2光的叠加原理和相干条件2）当两列光波反相时，对应光程差则合振幅有最小值为光强也最小。3.1.2光的

2、叠加原理和相干条件3）当两列光波既不是同相，也不是反相时，合振幅介于最大值与最小值之间，光强介于1）、2）两种情况之间。这样的振幅叠加称为相干叠加，它使两列光同时在空间传播时，在相交叠的区域内某些地方光强始终加强，而另一些地方光强始终减弱，这样的现象称为光的干涉。3.1.2光的叠加原理和相干条件水波的干涉:干涉条件：1>两列波的频率相同、2>振动方向相同、3>相位相同或相位差恒定。满足这些条件的光源或光波，称为相干光源或相干光波。(相干波源)光的相干性声波的干涉:光波的干涉:3.1.2光的叠加原理和相干条件3.1.3相干光的获得普通光

3、源发出的光是由光源中各个原子或分子发出的许多列光波组成的，每一列光波持续的时间不超过10-8秒的数量级，每隔10-8秒左右，就要被另一列新的光波所代替，各列光波的振动方向、频率和位相是随机变化的。两个普通光源或同一光源的两部分发出的两列光波相互叠加时并不产生干涉现象。因而不是相干光，称为非相干光.两列非相干光叠加后的光强等于两列光波的光强之和，即对于普通的光源，要想得到相干光，只有一种途径，就是设法将同一个原子或分子在同一时刻所发出的一列光波分为几部分，这几部分光波由于来自同一列光波，所以有可能振动方向相同，频率相同，位相也可能满足干

4、涉条件。可以说，干涉是一列光波自己和自己的干涉。3.1.3相干光的获得获得相干光的两种方法：分波阵面法和分振幅法。分波阵面法是从同一波阵面上分出两个或两个以上的部分（子波），使它们继续传播互相叠加而发生干涉。分振幅法是使一束入射光波在两种光学介质的分界面处一部分发生反射，另一部分发生折射，然后使反射波和折射波在继续传播中相遇而发生干涉。3.1.3相干光的获得分振幅法薄膜单色点光源分波面法原则:将同一波列的光分成两束，经不同路经后相遇，实现干涉。3.1.3相干光的获得两列光波在P点的波程差：S1和S2发出的两列光波:S*IxxPar1

5、r2x0DS1S23.2.1杨氏双缝干涉实验分波面法第k条明纹位置公式:S*xkxar1r2D第k条暗纹位置公式:0各级暗纹S*各级明纹δδk=1k=2k=2k=0k=1k=1k=1k=2k=23.2.1杨氏双缝干涉实验(2)若已知a和D，测出第k级条纹对应的x，就可以计算单色入射光的波长。(3)若入射光为白光时，只有中央明纹是白色，其他各级明纹都是由紫色到红色向外排列形成。(1)相邻两明纹(或相邻两暗纹)的间隔相等:中央明纹kk+1k=0明纹k1暗k2暗k1明k2明k1暗k1明k2暗讨论:3.2.1杨氏双缝干涉实验干涉条纹是等间距分

6、布的。双缝干涉条纹具有如下特点：(1)以k=0点（中央亮条纹中心）对称排列的平行的明暗相间的条纹；(2)在角不太大时条纹等间距分布,与干涉级k无关。(3)白光入射时，中央为白色亮条纹，其它级次出现彩色条纹,有重叠现象。3.2.1杨氏双缝干涉实验3-1在双缝干涉实验中，用波长λ＝550nm的绿光照射，双缝与屏的距离D＝3m。测得中央明纹两侧的两个第五级亮条纹的间距为100mm，求双缝间的距离。分析：双缝干涉在屏上形成的条纹是上下对称且等间隔的。如果设两个亮条纹间隔为Δx，则由中央亮条纹两侧第五级亮条纹间距x5－x-5＝10Δx可求出Δ

7、x。再由公式Δx＝Dλ／a即可求出双缝间距a。解：根据分析：Δx＝（x5－x-5）/10＝1×10-2m双缝间距：a＝Dλ／Δx＝1.65×10-4m3.2.1杨氏双缝干涉实验3.2.1杨氏双缝干涉实验例题3-2在杨氏双缝干涉实验中，双缝间距为0.45mm，用波长为540nm的单色光照射。(1)要使光屏E上条纹间距为1.2mm，光屏应离双缝多远?(2)若用折射率为1.5、厚度为9.0m的薄玻璃片遮盖狭缝S2，光屏上干涉条纹将发生什么变化?解:(1)根据干涉条纹间距的表达式得(2)在S2未被玻璃片遮盖时，光程差为3.2.1杨氏双缝干涉

8、实验中央亮条纹应满足条件即于是可得中央亮条纹的中心应处于x=0的地方。遮盖厚度为h的玻璃片后，透射光中没有半波损失，但是中央亮条纹的光程差变为劳埃德镜平面镜的干涉，相当于光源S1和它在平面镜中的虚像S2发出的两束光的干涉