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白光入射的牛顿环照片 4. 白光入射时，出现彩色干涉条纹，对同级的彩色条纹，红色的在外圈，紫色的在内圈。 § 18.2 薄膜干涉 5. 应用：可用牛顿环测凸透镜的曲率半径 如果透镜和平玻璃并不严格接触，对应中心黑斑k?0 § 18.2 薄膜干涉 第k级暗环： 4. 增透膜和高反膜 光线射向透明介质时，同时有折射和反射，比如玻璃：透射占96%，反射占4%。 原理：利用薄膜干涉，使反射光发生干涉相消?增透膜。 § 18.2 薄膜干涉 n1nn2 两束反射光的光程差 相消条件： 薄膜厚度满足此式，透射光增强。 或 ——光学厚度 可以证明：当薄膜折射率满足下式时： 两束反射光强相等，发生完全透射 例：n1=1.0， n2=1.52, 用氟化镁 MgF2，n=1.38，反射率1.2%。 当 k=0 时， 薄膜厚度有最小值 § 18.2 薄膜干涉 上表面一次 半波损失 反射光干涉相长条件： 两束反射光的光程差 当k=1时， 薄膜厚度有最小值 与增透膜公式相同。 n1nn2 § 18.2 薄膜干涉 或 ——光学厚度 ?高反膜 空气 介质膜 玻璃 n1=1 n1 n2n 5. 等倾干涉 等倾条纹照相 观察等倾条纹的实验装置和光路 i n M L S f 屏 § 18.2 薄膜干涉 光束1、2的光程差： L f P o r环 B d n? n? n n? i r A C D · · 2 1 S i i i · · · § 18.2 薄膜干涉 得 或 * * 第18章 光的干涉(Interference of light) 托马斯·杨 (Thomas Young) 惠更斯 §18.1 分波前干涉 (Wavefront-splitting Interference) 1.波的干涉 光的相干性 波的叠加原理 标量波：标量相加 矢量波：相互平行分量的叠加 P §18.1 分波前干涉 ?波的干涉 干涉项 加强，相长干涉 相位差： 减弱，相消干涉 光程差： §18.1 分波前干涉 加强，相长干涉 减弱，相消干涉 波的相干条件：1)同频率；2)存在相互平行的振动分量 (相同的振动方向)；3)恒定的相位差。 ?相干光，对应的光源称为相干光源 对光波而言，第三点尤为重要。若??不稳定， 光源的发光特性 光源：能够发光的物体。光源发光是光源内部大量分子或原子进行的一种微观过程。光源的最基本发光单元是分子、原子。 ? = (E2-E1)/h E1 E2 能级跃迁辐射 波列 波列长L = ? c §18.1 分波前干涉 波列：原子在一次跃迁时发出的一列长度有限，有固定频率和振动方向的光波。 激光光源：受激辐射 ? = (E2-E1) / h E1 ? ? ? 完全一样（传播方向，频率，相位，振动方向） ? ? E2 普通光源：自发辐射 §18.1 分波前干涉 · · 独立（同一原子先后发的光） 独立(不同原子发的光) 普通光源的发光特点: 1. 原子的发光是断续的，一个原子每一次发光只能发出一个波列； 2. 同一时刻各原子发出光波的频率、振动方向和相位各不相同； 3. 同一原子不同时刻所发出的波列，振动方向和相位各不相同。 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。 §18.1 分波前干涉 §18.1 分波前干涉 普通光源获得相干光的途径 分波前法 分振幅法 分振动面法 p S * 分波前法 分振幅法 · p 薄膜 S * §18.1 分波前干涉 2. 杨氏双缝干涉 1801年，英国科学家托马斯·杨(Thomas Young 1773-1829)首先完成了光的干涉实验，第一次把光的波动学说建立在牢固的实验基础上。 S S1 S2 S1，S2两子波源是同一波阵面的两部分，发出的光是相干光，分波阵面法。 波程差 波程差 (远场近轴条件) §18.1 分波前干涉 相位差： dλ，Dd (d?10-4m, D?m) §18.1 分波前干涉 明纹 暗纹 条纹间距 1. 干涉条纹是一系列平行的明暗相间的条纹；在远场近轴条件下条纹是等间距。条纹间距正比于D、?，反比于d。 2. K称为条纹的级次。 讨论: §18.1 分波前干涉 3. 光强分布 若 I1 = I2 = I0 ，则： 光强曲线 I 0 ?? 2? -2? 4? -4? k 0 1 2 -1 -2 4I0 x 0 x1 x2 x -2 x -1 sin? 0 ? /d -? /d -2? /d 2? /d 4. 若光路不在同一介质中，则应用光程差取代波程差，即： §18.1 分波前干涉 白光入射的杨氏双缝干涉照片 5. 白光照射时，中央条纹仍是白色的，其他条纹是彩色的。 §18.1 分波前干涉 EX18-1 已知：D=1.2m，d=0.03mm，x2=4.5cm。