新型光的干涉.pptVIP

第 13 章 ; 本章开始的研究对象: 光。 光是什么？近代物理认为，光既是一种波动(电磁波)，又是一种粒子(光子)。就是说，光是具有波粒二象性的统一体。 光学通常分为几何光学、波动光学和量子光学三部分。 我们首先研究光的波动性。波动光学是当代激光光学、信息光学、非线性光学和很多应用光学的重要基础。波动最重要的特征是具有干涉、衍射和偏振现象。; 可见光: 频率: 3.9×1014～7.7×1014Hz; 相应真空中的波长: 7700?~3900?。 不同频率的光，颜色也不同。; 就能量的传输而言，光波中的电场E和磁场H是同等重要的。但实验证明,引起眼睛视觉效应和光化学效应的是光波中的电场,所以我们把光波中的电场强度E称为光矢量(或光振动)。 在波动光学中, 光强定义为; 光是光源中的原子或分子从高能级向低能级跃迁时发出???。;2. 激光光源：受激辐射 (将在近代物理中讨论) 3.同步辐射光源;三.光的干涉;在波动光学中，光强定义为;非相干叠加时的光强为;当;四.获得相干光的方法; 光经过不同媒质时，波长要发生变化。为研究的方便起见, 引入光程的概念。;1.光程;2.光程差—两束光光程之差;s2; 4.薄透镜不产生附加程差; 真空，s在s1s2的中垂线上(光源s1和s2 的初相相同)，于是; r12=D2+(x-d/2)2, r22=D2+(x+d/2)2 考虑到D?d, r1+r2?2D, 于是;k=0,1,2,…分别称为第一级、第二级暗纹等等。;条纹特征： (1)干涉条纹是平行双缝的直线条纹。中央为零级明纹，上下对称，明暗相间，均匀排列。 (2)相邻亮纹(或暗纹)间的距离为;k=0;p; 解 第2级明纹彩色带(光谱)的宽度=4000?的第2级亮纹和7000?的的第2级亮纹之间的距离?x 。;(零级);二.洛埃镜; 当光从光疏媒质射到光密媒质并在界面上反射时，反射光有半波损失。;§13.4 薄膜干涉; 当n2 n1=n3时,反射光有一个半波损失， ?反中就要另加(或减)?/2。透射光没有半波损失。 而当n1n2n3或n1n2n3时, 反射光没有半波损失，总的光程差就是?反。透射光有半波损失, 等等。;+ 半 =; 式中：n2 —薄膜的折射率；n1 —入射媒质的折射率。; 解 先求出两反射光线的光程差：; 解 正面反射加强，有;背面透射加强=反射减弱，于是有;n2;n2;在白光(400nm?760nm)范围内，只有k=2，得;在白光(400nm?760nm)范围内，也只有k=2，得; 解 由于是空气中的薄膜，一定有半波损失，故;= 6983?;二. 增透膜与高反射膜; 与增透膜相反,在另一些光学系统中希望光学表面具有很高的反射率(如He–Ne激光器要求反射99%)，这时可在元件表面多层镀膜以增强反射,这类薄膜称为增反膜或高反射膜。;三. 劈尖干涉; 3.任意两相邻亮纹(或暗纹)所对应的空气膜厚度差为; 4.设相邻两亮纹(或暗纹)间的距离为l，则有;解 ;解 由薄膜公式，有;所以A处膜厚：; (2)改用?2=600nm的光，A处是明条纹还是暗条纹?;?1=500nm， ?2=600nm ; 解 等厚干涉条纹的特点是一条条纹对应 一个厚度。;四. 牛 顿 环; 因R2=r2+(R-e)2=r2+R2-2Re+e2 由于R?e,上式中e2可略去,因此得;解 由牛顿环的明环公式，得;解 ;1.50; 当 k=0，eo=0 (油膜边缘处) k=1，e1=2500? k=2，e2=5000? k=3，e3=7500? k=4，e3=10000? k=5，e5=12500?12000?,略去。 可看到5条圆形条纹(对应k=0、1、2、3、4)。 (2)当油膜继续扩展时，所看到的条纹将如何变化？ 当油膜继续扩展时，油膜半径扩大，各处厚度不断减小，圆形条纹级数减少、间距增大。各处明暗交替出现，直至整个油膜呈现一片明亮区域。 ; M1和M2是两块平面反射镜。G1有一半透明的薄银层，起分光作用。G2起补偿作用。M2和M1对G1形成的虚像