第三章光的干涉课件.pptVIP

? e r R · ? o O 1）明纹、暗纹条件： 亮纹 暗纹 2）明（暗）环的半径： 明环半径 暗环半径 相邻明（暗）环的间距： 中心一暗斑！ 3）干涉图样：内疏外密中心为暗点的圆环。 牛顿环应用 测量未知单色平行光的波长 已知第 k 级和第 m 级暗环直径 dk、dm 检测光学镜头表面曲率是否合格 解： 例1、在牛顿环实验中，以钠光灯为光源，测得牛顿环第 k=20 的暗环直径 d=11.75mm 求透镜的曲率半径。 例2、用曲率半径 R=4.50m 的平凸透镜做牛顿环实验，测得第 k 级暗环半径rk=4.950mm,第(k+5)级暗环半径r k+5=6.605mm，问 所使用的单色光波长是多少，环级数 k 值如何？ 解： 联立得 明纹 暗纹 1）倾角i相同的光线对应同一条干涉条纹—等倾条纹 2）当垂直入射时： i越大，δ越小，对应的干涉级越低，中心处干涉级最高。条纹间隔分布为——内疏外密 中央可以是明纹，也可以是暗纹，由膜的厚度决定。 3）等倾干涉条纹是一系列明暗相间的同心圆环。 形成级次最高的中央条纹。 结论： * §3.1 光波是电磁波 一. 电磁波 对电磁波 (1) 的描述（平面简谐波） 和 传播速度相同、 相位相同 量值上 (2) 电磁波是横波 (3) 波速 (4) 电磁波具有波的共性 ——在介质分界面处有反射和折射 真空中 折射率 二. 光波是电磁波 430 455~400 紫 460 470~455 兰 480 492~470 青 540 577~492 绿 570 597~577 黄 610 622~597 橙 660 760~622 红 中心波长 (nm) 频率(Hz) 波长(nm) 光色 可见光七彩颜色的波长和频率范围 1.普通光源的发光机制 P 2 1 原子能级及发光跃迁 基态 激发态 跃迁 自发辐射 §3.2 光源 相干光 非相干(不同原子发的光) 非相干(同一原子先后发的光) 2.从普通光源获得相干光方法: 分波阵面法（杨氏双缝实验…） 分振幅法（薄膜干涉…） 普通光源的发光特点: 1) 一个原子每一次发光只能发出一个波列， 2) 原子的发光是断续的， 3) 各原子的各次发光是完全相互独立的。 两个普通光源或同一普通光源的不同部分所发出的光是不相干的。 . . 分振幅法 分波阵面法 * 光源 P点: 光源： 频率相同，振动方向相同，相位差恒定。 相干条件： 3. 两列相干光的叠加—光的干涉 * 1 * 2 r1 r2 P ● 其中： 光强： 称为干涉加强（干涉相长） 将形成明条纹。 (k = 0,1,2,3…) （1）.当 时 光强： 干涉加强和减弱的条件 （2）当 时 称为干涉减弱（相消干涉） (k = 0,1,2,3…) 将形成暗条纹。 光强： 复色光： 单色光： 不同频率单色光的混合光称为复色光。 具有单一频率的光波称为单色光。 4.单色光 §3.5 光程与光程差 若时间 t 内光波在介质中传播的路程为 r ,则相应在真空中传播的路程应为 光程是一个折合量，在相位改变相同的条件下，把光在介质中传播的路程折合为光在真空中传播的相应路程。 改变相同相位的条件下 真空中光波长 光程 1. 光程 光程 …… ? 多种介质 n2 n1 2.光程差 S1* r1 r2 相位差和光程差的关系： 光程差： S2* P ● 例如:在S2P间插入折射率为n、厚度为d的媒质。求：光由S1、S2 到 P的相位差?φ 。 屏 S1 S2 r1 r2 P · d n F ● A B C b c a 波面 F ● A B C a b c F’ ● 3.等光程性 透镜可以改变光线的方向，但不产生附加光程差。 § 3.1杨氏双缝干涉 （分波阵面法） 1. 杨氏实验 明条纹位置 明条纹位置 明条纹位置 ? 实验现象 托马斯? 杨 相干光的获得：分波阵面法 2. 杨氏双缝干涉原理图 S1 S2 d D ? r1 r2 o x p · x I x O 3.干涉形成明暗条纹的条件 K=0，1，2，… 明纹 明纹中心位置： K=0，1，2，… o ? S2 S1 d x r1 r2 P ● D x I x0 x M ? K=0，1，2，… 暗纹 暗纹中心位置： K=0，1，2，… 两相邻明纹（或暗纹）间距: 4.干涉现象的光强分布图象 条纹的衬比度最好。 如 衬比度 例1： 讨论题 D、d 一定，只要增加?，条纹间距Δx变宽。 2、将双缝干涉装置由空气中放入水中时，屏上的干涉条纹有