光的干涉(2.ppt

25 光的干涉（2-1) 本课时内容提要： 一、光学的发展史 二、光的干涉现象 三、光的干涉理论：光程，干涉条件 四、典型的干涉之一：双缝干涉 一、光学的发展史 1、光学史的曲折性和前进性 2、光学与现代科技 二、光的干涉现象 三、光的干涉理论（重点） 1、机械波的干涉理论回顾 2、相干光的获得 3、光程，光程差和相位差 4、光的干涉条件 1、机械波的干涉理论回顾－－基本概念 2、相干光的获得 2、相干光的获得 2、相干光的获得 2、相干光的获得 4、光的干涉条件 本课时主要内容小结 光的干涉（2-2） 本课时主要内容： 一、典型的干涉之二：薄膜干涉 二、典型的干涉之三：迈克尔逊干涉仪 三、干涉现象的应用 四、光的时间相干性和空间相干性 一、典型干涉之二:薄膜干涉 由于光程差变化，中央亮条纹向上移动。 解： 例16.2：设双缝实验d=0.5mm，D=3.0m。若缝S1后贴一块折射率n=1.50，厚度e=0.01mm的透明薄膜，如图所示，用波长500nm的平行单色光垂直照射双缝，求中央明纹中心的位置xp 。 提示： 注意 例：在双缝干涉实验中，用波长为 632.8 nm 的激光照射一双缝，将一折射率为 n=1.4 的透明的介质薄片插入一条光路，发现屏幕上中央明纹为第四条暗纹所代替，求介质薄片的厚度 e。 解： 在原屏幕中央o点两光线的光程差为： S o’ D S1 S2 d r1 r2 I o o e 1、洛埃镜实验 光栏 当屏幕W移至B处， 从 S 和 S’ 到B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。 干涉条纹的分布与杨氏双缝干涉非常相似！ 分波阵面法干涉的其它一些实验： 2、菲涅耳双棱镜实验 光栏 其干涉条纹的分布与杨氏双缝干涉也非常相似！ 3、菲涅耳双面镜实验： 实验装置： 虚光源 、 平行于 光栏 其干涉条纹的分布与杨氏双缝干涉也非常相似！ 例：在如图所示的洛埃镜实验中，波长为 720 nm ，求镜面右边边缘到第一级明纹的距离 。 解： 各级暗纹中心位置： 各级明纹中心位置： 注意：这里 中央零级 是暗纹 （1）相干光，光程差。 （2）光的干涉条件。 （3）双缝干涉。 一点思考： 双缝干涉遮住一条缝后，屏上的条纹如何？ 作业： 16.2 16.3 16.5 本课时教学基本要求 1、掌握薄膜干涉的基本特点及相应的光程差计算方法； 2、理解等倾干涉条纹产生的原理； 3、掌握等厚干涉实验的基本装置、干涉条纹位置的计算及其应用； 4、了解迈克尔孙干涉仪的原理及应用。 薄膜干涉分：等倾干涉、等厚干涉 薄膜干涉： 光入射膜表面上，由于折射和反射而分成两束光，最后由薄膜上、下表面的两反射光相干而形成的结果。 薄膜干涉的光程差?来自于两方面 1、等倾干涉： （薄膜厚度相同，不同入射角对应不同的条纹，干涉条纹定域在无限远处。） 用单色光源照射厚度均匀的薄膜时，薄膜上、下表面的反射光在无穷远处形成等倾干涉条纹，如果用透镜来观察，条纹出现在透镜的焦平面上。 反射光干涉 反射光干涉条件： 同理可证：反射光和透射光的干涉条件刚好相反。 条纹特征: （1）膜的厚度e 一定时，越靠近中心处i 越小，光程差越大，条纹级次越高。 （2）膜的厚度e 增大时，条纹外冒，中心处明暗交替；相反，膜的厚度e 减小时，条纹内缩，中心处明暗也交替。 例：以白色光30o角入射到空气中厚度为 350nm 的肥皂水膜上，肥皂水的折射率为 1.33，试分析肥皂水膜的正面与反面各呈现什么颜色？ 解：肥皂薄膜的正面为两反射光线干涉明纹条件为： 肥皂薄膜的反面为透射光的干涉明纹条件为： 反射光中黄光加强了，紫光相消了；透射光中紫光加强了，黄光相消了。 2、等厚干涉：薄膜厚度不同，不同厚度对应不同条纹 ? e ? n1 n2 n · A 反射光2 反射光1 单色平行光 · S 1 2 （1）劈尖干涉： 夹角很小的两个平面所构成的薄膜 单色平行光入射，经劈形薄膜上、下表面反射的两光线在薄膜上表面附近相干，干涉条纹定域在薄膜上表面附近。 e · n ? ? n1 n2 A 反射光2 反射光1 入射光(单色平行光垂直入射) 反射光1、2的光程差为： 明纹： 暗纹： 实际应用中，大都是平行光垂直入射到劈尖上，且劈尖的夹角极小。反射光1、2在膜上的光程差可简化为图示情况计算。 同一厚度 e 对应同一级条纹——等厚条纹 干涉条纹的特点： 1、条纹形状：与棱边平行等间距的直条纹。 2、相邻干涉条纹对应的薄膜厚度差：?e=?/(2n) 3、干涉条纹间距： 明纹： 暗纹： （2）牛顿环： 在平板玻璃和平凸透镜之间形成的环状劈形空气层，单色平行光垂直入射，在空