大学物理 光学剖析.ppt

条纹间距： 因此 ? L ?e ek ek+1 明纹 暗纹 n ? L? 白光入射 单色光入射 肥皂膜的等厚干涉条纹 【演示】白光经肥皂膜的干涉 (1) 暗环 ? e r R · 平晶 平凸透镜 ? o 二 、牛顿环 (2) 暗环： ∴ 条纹间距?， 内圈的条纹级次低。 （k = 0， 1， 2 …） (1)、(2) ?第k个暗环半径： 光程差： 很大 明环半径公式 【思考】 平凸透镜向上移，条纹怎 白光入射条纹情况如何？ （自己推导） 牛顿环装置简图： 平晶 S 分束镜 M 显微镜 0 平凸透镜 . 样移动? 透射光条纹情况如何？ 三 、等厚条纹的应用 1、劈尖的应用 测波长：已知θ、n，测 L 可得? 测折射率：已知θ、 ? ，测 L可得 n 测细小直径、 测表面不平度 ?h 待测块规 ? 标准块规 平晶 等厚条纹 待测工件 平晶 待测样品 石英环 ? 平晶 干涉膨胀仪 依据公式 厚度、 微小变化： （书P145 例 3.4） （书P146 例 3.5） （书P159习题 3.19） 2、牛顿环的应用： 测透镜球面的半径R 测波长? 检验透镜球表面质量 标准验规 待测透镜 暗纹 ? 已知? , 测 m、rk+m、rk ，可得R 。 已知R，测出m 、 rk+m、rk， 可得? 。 依据公式 若条纹如图， 说明待测透镜 球表面不规则，且半径有误差。 一圈条纹对应 的球面误差。 一、点光源照明时的干涉条纹分析 L f P 0 r环 e n? n? n n? r A C D · 2 1 S i i i i 光束1、2的光程差： 得 · 膜厚均匀（e不变） · 又 · B · §3.7 薄膜干涉 （二） — 等倾条纹 （equal inclination fringes） * 波动光学 光的干涉 2005年秋季学期 第3章 陈信义编 §3.1 光的相干性 §3.2 双缝干涉及其他分波面干涉实验 §3.3 时间相干性 §3.4 空间相干性 §3.5 光程 §3.6 薄膜干涉（一） — 等厚条纹 §3.7 薄膜干涉（二） — 等倾条纹 §3.8 迈克耳孙干涉仪 目 录 §3.1 光的相干性 一、光源（light source） 光源发光，是大量原子、分子的微观过程。 ? = (E2-E1)/h E1 E2 能级跃迁辐射 波列 波列长 L = ? c ? ? 能级、跃迁、辐射、波列 持续时间?～10－8s 2、激光光源：受激辐射 ? = (E2-E1) / h E1 ? ? ? 完全一样 ? ? E2 1、普通光源：自发辐射 · · 独立（同一原子先后发的光） 独立（不同原子发的光） （传播方向， 频率， 位相， 振动方向） 二、光的相干性 1、两列光波的叠加 · P · · 1 2 r1 r2 ?1 ?2 ? E0 E10 E20 干涉项 （ ，只讨论 ） ：光矢量 光强分布： P 非相干光： I =I1+I2 —非相干叠加 完全相干光： 相长干涉（明） （k = 0,1,2…） 相消干涉（暗） (k = 0,1,2…) I 0 ?? 2? -2? 4? -4? 4I1 衬比度差 (V 1) 衬比度好 (V = 1) 振幅比， 决定衬比度的因素： 光源的宽度 光源的单色性， I Imax Imin 0 ?? 2? -2? 4? -4? 干涉条纹可反映光的全部信息（强度，相位） 2、条纹衬比度（对比度，反衬度，contrast） r1 ? ? r2 ? x d x D 0 单色光入射 d ? ，D d （d? 10 -4m， D?1m） 波程差： 相位差： P · §2 双缝干涉及其他分波面干涉实验 一、双缝干涉 明纹： 暗纹： 条纹间距： x0 x I ? x r1 ? ? r2 ? x d x D 0 P · 二 、双缝干涉光强公式 设 I1 = I2 = I0，则光强为 光强曲线 k 0 1 2 -1 -2 I 0 ?? 2? -2? 4? -4? 4I0 sin? 0 ? /d -? /d -2? /d 2? /d x 0 x1 x2 （1）一系列平行的明暗相间的条纹； （3）中间级次低，两边级次高 明纹： ?k ，k =0,1,2… （整数级） 暗纹： ?(2k+1)/2 （半整数级） （4） 三、双缝干涉条纹的特点 （2）? 不太大时条纹等间距； 白光入射时，0级明纹中心为白色 （可用来定0级位置）， 其余级明纹构成彩带， 第2级开始出现重叠 （书P124 例 3.1） 级次：k = 四、干涉问题分