产生干涉的件课件.ppt

1. He-Ne激光的双光束干涉演示实验 在实验室中为了演示分波面法的双光束干涉， 最常采用的是图2-2所示的双缝干涉实验。用一束 He-Ne激光照射两个狭缝S1、S2，就会在缝后的白 色屏幕上出现明暗交替的双缝干涉条纹。 由于狭缝S和双缝S1、S2都很窄，均可视为次级线光 源。从线光源S发出的光波经SS1P和SS2P两条不同路 径，在观察屏P点上相交，其光程差为： ① 如果S1、S2到S的距离相等，ΔR=0，则对 应φ=2mπ(m=0,±1, ±2, …)的空间点： 为光强极大，呈现干涉亮条纹；对应 φ=(2m+1)π的空间点： 为光强极小，呈现干涉暗条纹。 因此，干涉图样如图2-2所示，是与y轴垂直、明暗相 间的直条纹。相邻两亮(暗)条纹间的距离是条纹间距 ε，且 其中w=d/D叫光束会聚角。 可见，条纹间距与会聚角成反比；与波长成正比，波 长长的条纹较短波长疏。在实验中，可以通过测量D、 d和ε，计算求得光波长λ。 ② 如果S1、S2到S的距离不同，ΔR≠0，则对应于 的空间点是亮条纹；对应于 的空间点是暗条纹。即干涉图样相对于ΔR=0的情况，沿着y方向发生了平移。 3. 菲涅耳双棱镜干涉 分波前干涉装置。由两块底面相合、顶角很小且相等的薄三棱镜构成，实际上是由同一块玻璃磨制而得，如图，单色缝光源S与双棱镜的棱脊平行（垂直于图面），发出的光波经上下两棱镜折射后形成两束相干的折射光，它们可看作是从虚光源S1和S2发出，在重叠区的幕上可观察到干涉条纹 ，条纹性质与杨氏干涉条纹同。测量光的波长。 4.菲涅耳双面镜干涉 分波前干涉装置。由两块夹很小角度j的平面反射镜组成。 如图，单色缝光源S与两反射镜M1和M2的交线平行，所发光波经M1和M2反射后得两束反射光，它们是从同一入射波前分出的，可看作是从虚光源S1和S2发出的相干光波，S1和S2是缝光源由两反射镜所生成的虚像。在两反射光束 的重叠区产生干涉，条纹性质与杨氏干涉条纹同（见杨氏实验）。改变角度j，即改变S1和S2的间距，可改变干涉条纹的间距。 5. 洛埃镜干涉 6. 三点说明 ①在两束光的叠加区内，到处都可以观察到干涉条 纹，只是不同地方条纹的间距、形状不同而已。这种 在整个光波叠加区内，随处可见干涉条纹的干涉，称 为非定域干涉。与非定域干涉相对应的是定域干涉。 ②在这些干涉装置中，都有限制光束的狭缝或小孔， 因而干涉条纹的强度很弱，以致于在实际上难以应 用。  ③当用白光进行干涉实验时，由于干涉条纹的光强极 值条件与波长有关，除了m=0的条纹仍是白光以外，其 它级次的干涉条纹均为不同颜色(对应着不同波长)分 离的彩色条纹。 * 第2章 光的干涉 (Interference) 光的干涉、衍射和偏振特性是光的波动性的主要特征，它们是许多光学仪器和测量技术的基础。本章研究光的干涉特性。首先介绍产生干涉的基本条件，典型的双光束干涉装置，双光束、多光束干涉特性及常用的干涉仪，薄膜技术；最后讨论光的相干性，简单介绍部分相干光理论。 2.1.1 产生干涉的基本条件 (The basic conditions for interference ) 2.1 双光束干涉(Two-beam interference) 白光下的肥皂膜 白光下的油膜 光的干涉是指两束或多束光在空间相遇时，在重叠区内形成稳定的强弱强度分布的现象。 白光入射的杨氏双缝干涉照片 红光入射的杨氏双缝干涉照片 例如，下图所示的两列单色线偏振光 1. 两束光的干涉现象 在 P 点相遇，E1 与 E2 振动方向间的夹角为 ? ， 则 P 点处的总光强为 式中，I1、I2 是二光束的光强；? 是二光束的相位差，且有 1. 两束光的干涉现象 由此可见，二光束叠加后的总强度并不等于这两列波的强度和，而是多了一项交叉项 I12，它反映了这两束光的干涉效应，通常称为干涉项。 干涉现象就是指这两束光在重叠区内形成的稳定的光强分布。所谓稳定，是指用肉眼或记录仪器能观察到或记录到条纹分布，即在一定时间内存在着相对稳定的条纹分布。 1. 两束光的干涉现象 显然，如果干涉项 I12 远小于两光束光强中较小的一个，就不易观察到干涉现象； 如果两束光的相位差随时间变化，使光强度条纹图样产生移动，且当条纹移动的速度快到肉眼或记录仪器分辨不出条纹图样时，就观察不到干涉现象了。 1. 两束光的干涉现象 在能观察到稳定的光强分布的情况下，满足 满足 的空间位置为光强极大值，且光强极大值 IM为 1. 两束光的干涉现象 当两束光强相等， ，相应的极大值和极小值分别为 1. 两束光的干涉现象 的空间位置为光强极小值，