第1章光的干涉技巧.ppt

光 学 OPTICS;§1 光的电磁理论 §2 波动的独立性、叠加性和相干性 §3 由单色波叠加所形成的干涉图样 §4 分波面双光束干涉 §5 干涉条纹的可见度 §7 分振幅薄膜干涉(一)——等倾干涉 §8 分振幅薄膜干涉(二)——等厚干涉 §9 迈克耳孙干涉仪 §11 干涉现象的一些应用 牛顿环 本章小结;§1 光的电磁理论; 430 ;; 电磁波在真空中的传播速度;1·2 光强度;(1) 波动理论中用来描述光波的特征物理量是：频率，波长，振幅，矢量振动方向． (2) 光波是横波． (3) 定义电场强度矢量E 为光矢量． (4) 光能量的描述;2·1 波动的独立性、叠加性和相干性;丰富多彩的干涉现象;蝉翅在阳光下;等倾条纹;2·2 相干与不相干叠加 通过讨论两个产生光波的振动矢量的叠加，明确相干叠加与不相干叠加的决定因素． 讨论的前提条件：①两个振动矢量的频率? 相同；②两者同为简谐振动．;合振动强度为; (2) 若相位差不随时间变化，即; 相干叠加合强度的变化规律：; 相干叠加的必要条件为：; 获得相干光波的方法：;;§3 由单色波叠加所形成的干涉图样;在介质中经过一段传播过程后两波在空间P点相遇，发生相干叠加，振动形式为：;得到;在?01=?02，n1= n2≈1的特定条件下，相位差为;3·2 干涉图样的形成 干涉强度表达式;; (2) 条纹位置; (3) 条纹间距 — 相邻级数的亮纹(或暗纹)y 值之差;§4 分波面双光束干涉;非相干(不同原子发的光) ; 相干光源的理论条件：如果任一瞬间在相遇点叠加的是从同一批原子发射的、经过不同光程的两列光波，任何相位的变化将同时发生于两列波中，则相位差为定值的条件可予满足，干涉有望实现．;4·2 典型的干涉实验;;白光入射的杨氏双缝干涉照片; 影响条纹宽度的因素：;杨氏双缝干涉条纹的特点：;双缝干涉的光强分布;;菲涅耳双面镜实验．;【例】 杨氏双缝的间距为0.2mm，距离屏幕为1m. (1)若第一到第四级明纹距离为7.5mm，求入射光波长. (2)若入射光的波长为600nm，求相邻两明纹的间距.;【例】在双缝实验中SS1=SS2 ，用波长为? 的光照射双缝S1和S2 ，通过空气后在屏幕形成干涉条纹，已知P点在第三级明纹上，则S1和S2到P点的光程差为多少？若将整个装置放入某种透明液体中，P点处为第四级明纹，该液体折射率为多少？;【例】用折射率 n =1.58 的很薄的云母片覆盖在双缝实验中的一条缝上，这时屏上的第七级亮条纹移到原来的零级亮条纹的位置上。如果入射光波长为 550 nm，求此云母片的厚度是多少？;;§5 干涉条纹的可见度;5·2 光源的非单色性对干涉条纹的影响; 上述条件可以用时间差的方法来表达：当两列波通过空间的叠加点的时间差不大于L/c 时，可以实现干涉． 由此定义相干时间:;所以光源线度的极限值为：;§7 分振幅薄膜干涉(一)——等倾干涉;;光程差分析;; 要求图中a1b1、a2b2 两光束的光程差，须从分别求两光束各自的光程入手．;干涉条件 ;7·2 单色发光平面引起的等倾干涉条纹;;7·3 等倾干涉条纹的特点;§8 分振幅薄膜干涉(二)——等厚干涉;光程差分析;光程差的近似表达式为;条纹特点;尖劈状肥皂膜的干涉图样(左图为倒象);【提示】对于暗纹，有;【提示】（1）对于相长干涉，有;相邻两条亮条纹对应的薄膜厚度差;§9 迈克耳孙干涉仪;迈克耳孙在工作; 仪器结构： 主要由分光板、补偿板和两块平面反射镜组成．分光板G1可将入射在其上的光分成光强近似相等的反射光和折射光．分光板G1与补偿板G2具有全同的??学特性，均与入射光传播方向成45°角放置．反射镜M1和M2分别放置在相互垂直的轨道上，M1可沿轨道前后移动，M2为固定镜．; 干涉过程： 入射平行光束在G1的后表面分为反射光和透射光，传播方向相互垂直，分别垂直入射于M1和M2，反射后由原路返回，仍为平行光束，经透镜会聚于一点产生干涉．G2称补偿板，其作用是使在M1上反射的光与在M2上反射的光在分光板中的光程相同．;9·2 干涉特点;9·3 干涉条件; 精密计量;用迈克耳孙干涉仪测气流;光源; 光学相干CT — 断层扫描成像新技术 （Optical Coherence Tomography简称OCT）;兔子眼球前部的OCT图像;【提示】当补偿板G2与水平方向成45°时，通过补偿板内的光程计算如下：;§11 干涉现象的一些应用 牛顿环;11·2 光学元件表面镀膜;11·3 测量长度的微小变化;11·4 牛顿环;从图中可得薄膜厚度为; 情