第13章光的干涉解析.pptVIP

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)之间的距离 l 为： 在入射单色光一定时，劈尖的楔角?愈小，则l愈大，干涉条纹愈疏； ?愈大，则l愈小，干涉条纹愈密。 当用白光照射时，将看到由劈尖边缘逐渐分开的彩色直条纹。 劈尖干涉的应用--------干涉膨胀仪 利用空气劈尖干涉原理测定样品的热膨胀系数 样品 平板玻璃 石英圆环 空气劈尖 上平板玻璃向上平移?/2的距离，上下表面的两反射光的光程差增加?。劈尖各处的干涉条纹发生明?暗?明(或暗?明?暗)的变化。如果观察到某处干涉条纹移过了N条，即表明劈尖的上表面平移了N·?/2的距离。 二、牛顿环 空气薄层中，任一厚度e处上下表面反射光的干涉条件： 独立(不同原子发的光) · · 独立(同一原子先后发的光) 一、光源 §1 光源 光的相干性 光源的最基本发光单元是分子、原子 ? = (E2-E1)/h E1 E2 能级跃迁辐射 普通光源：自发辐射 发光的随机性 发光的间隙性 波列 波列长L = ? c 1、光源的发光机理 可见光频率范围 2、光的颜色和光谱 可见光波长范围 可见光颜色对照 单色光——只含单一波长的光。 复色光——含多种波长的光。 准单色光——光波中包含波长范围 很窄的成分的光。 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。 3、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。 二、光的相干性 两频率相同，光矢量方向相同的光源在p点相遇. S2 S1 r1 r2 P 两波传播到P点引起的振动分别为： 合振动为： 在P点的振动为同方向同频率振动的合成。 其中： ◆由于光强正比于振幅平方，合光强为： 对时间平均： 1、非相干叠加 独立光源的两束光或同一光源的不同部位所发出的光的位相差“瞬息万变”。 叠加后光强等与两光束单独照射时的光强之和，无干涉现象。 2、相干叠加 满足相干条件的两束光叠加后， 若 干涉相长 干涉相消 对空间不同的位置，都有恒定的??，因而合强度在空间形成稳定的分布，即有干涉现象。 两相干光束 两非相干光束 一个光源 普通光源获得相干光的途径（方法）： 1 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 ◆加强点和减弱处满足的条件分析: 相长干涉的条件(加强): 相消干涉的条件(减弱)： 其余介于以上两种情况之间。 加强: 减弱： ◆特例： ?20=?10 当两相干波源为同相波源时，相干条件写为 加强条件 减弱条件 ? 称为波程差 §2 分波前干涉 一、杨氏双缝干涉 S 1 S 2 S * * * 杨氏干涉条纹 D d 波程差： 干涉加强 明纹位置 干涉减弱 暗纹位置 (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一定时，由条纹间距可算出单色光的波长。 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 2 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。 §3 光程与光程差 干涉现象决定于两束相干光的位相差。 两束相干光通过不同的介质时，位相差不能单纯由几何路程差决定。 光在介质中传播几何路程为r，相应的位相变化为 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。 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 问：原来的零级条纹移至何处？若移至原来的第 k 级明条纹处，其厚度 h 为多少？ 例：已知S2 缝上覆盖的介质厚度为 h ，折射率为 n ，设入射光的波长为?. 解：从S1和S2发出的相干光所对应的光程差 当光程差为零时，对应零条纹的位置应满足： 所以零级明条纹下移。 原来 k 级明条纹位置满足： 设有介质时零级明条纹移到原来第 k 级处，它必须同时满足： 不同光线通过透镜要改变传播方向，