大学物理第十三章迈克耳孙干涉仪、光的衍射.ppt

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1、反射光1单色平行光垂直入射ennn·A反射光2(设n>n)所以反射光1、2的明纹：暗纹：同一厚度e对应同一级条纹—等厚条纹实际应用中大都是平行光垂直入射到劈尖上。程差可简化计算。考虑到劈尖夹角极小，反射光1、2在膜面的光光程差为在A点，反射光1有半波损失，R明纹暗纹rd暗环半径明环半径光程差R)2(ld-=dRr2=测量透镜的曲率半径例2用氦氖激光器发出的波长为633nm的单色光做牛顿环实验，测得第k个暗环的半径为5.63mm,第k+5暗环的半径为7.96mm，求平凸透镜的曲率半径R.解总结1）干涉条纹为光程差相同的点的轨迹，即厚度相等的点的轨迹2）厚度线

2、性增长条纹等间距，厚度非线性增长条纹不等间距3）条纹的动态变化分析（变化时）4）半波损失需具体问题具体分析4）半波损失需具体问题具体分析迈克耳孙干涉仪迈克耳孙在工作迈克耳孙（A.A.Michelson）因创造精密光学仪器，用以进行光谱学和度量学的研究，并精确测出光速，获1907年诺贝尔物理奖。美籍德国人单色光源反射镜反射镜与成角补偿板分光板移动导轨反射镜反射镜单色光源光程差的像反射光的光程差当不垂直于时，可形成劈尖型等厚干涉条纹.反射镜反射镜单色光源干涉条纹移动数目迈克尔孙干涉仪的主要特性两相干光束在空间完全分开，并可用移动反射镜或在光路中加入介质片的方法改变两光束

3、的光程差.移动距离移动反射镜干涉条纹的移动当与之间距离变大时，圆形干涉条纹从中心一个个长出,并向外扩张;距离变小时，圆形干涉条纹一个个向中心缩进.插入介质片后光程差光程差变化干涉条纹移动数目介质片厚度光程差长的玻璃管，其中一个抽成真空，另一个则储有压强为的空气,用以测量空气的折射率.设所用光波波长为546nm，实验时，向真空玻璃管中逐渐充入空气，直至压强达到为止.在此过程中，观察到107.2条干涉条纹的移动，试求空气的折射率.例在迈克耳孙干涉仪的两臂中，分别插入解第13章光的衍射§13.1衍射现象、惠更斯—菲涅耳原理一、光的衍射1、定义：而偏离直线传播的现象叫光的衍

4、射。光在传播过程中能绕过障碍物的边缘圆孔衍射2、分类（1）菲涅耳衍射(近场衍射）（2）夫琅禾费衍射（远场衍射）L和D中至少有一个是有限值。L和D皆为无限大（可用透镜实现）。光源障碍物观察屏SPDLB*夫琅禾费衍射光源、屏与缝相距无限远缝在实验中实现夫琅禾费衍射菲涅尔衍射缝光源、屏与缝相距有限远孔的投影菲涅耳衍射夫琅禾费衍射圆孔的衍射图象：P1P2P3P4SLB二、惠更斯—菲涅耳原理菲涅耳补充：从同一波阵面上各点发出的子波是相干波。——1818年惠更斯：光波阵面上每一点都可以看作新的子波源，以后任意时刻，这些子波的包迹就是该时刻的波阵面。——1690年惠更斯解释不了光

5、强明暗分布！各子波在空间某点的相干叠加，决定了该点波的强度。波传到的任何一点都是子波的波源。a(Q)取决于波前上Q处的强度，K()称方向因子。·pdE(p)rQdSS(波前)设初相为零n·1882年以后，基尔霍夫（Kirchhoff）求解电惠更斯—菲涅耳原理有了波动理论的根据。这使得磁波动方程，也得到了E(p)的表示式，菲涅耳积分。由菲涅耳积分计算观察屏上的强度分布，很复杂。常用半波带法、振幅矢量法。p点波的强度______光的衍射的实质：多光束干涉KEP§13.2单缝的夫琅禾费衍射、半波带法一、装置和光路—中央明纹（中心）A→p和B→p的光程差为：缝宽S：单

6、色线光源：衍射角p·δSffa透镜L透镜LB缝平面观察屏0A*1′2BAaθ半波带半波带12′两个半波带发的光，在p点干涉相消形成暗纹。/211′22′半波带半波带可将缝分为两个“半波带”相消相消二、半波带法－计算观察屏上的强度分布当时，（1）—在p点形成明纹（中心）/2θaBA其中两相邻半波带的衍射光相消，a/2BAθ相消，p点形成暗纹。（3）当时，缝分成四个半波带，可将两相邻半波带的衍射光（2）当时，可将缝分成三个半波带，余下一个半波带的衍射光不被抵消—暗纹—明纹中心—中央明纹中心中央明纹中心和暗纹位置是准确的，其余明纹中心的位置是近似的，与准确

7、值稍有偏离。半波带法得到的一般结果：（准确）（准确）（近似）三、光强公式用振幅矢量法可导出单缝衍射的1、主极大（中央明纹中心）位置其中光强公式：2、极小（暗纹）位置由这正是缝宽可以分成偶数个半波带的情形。此时应有3、次极大位置：满足解得：相应：02--2yy1=tgy2=-2.46·-1.43·+1.43··+2.460·半波带法：sin0.0470.0171I/I00相对光强曲线0.0470.0174、光强：从中央（光强I0）往外各次极大的光强依次为0.0472I0，0.0165I0，0.0083I0…I次极大<