大学物理教学资料汇编-12第十二章 波动光学之光的干涉.pptVIP

一、 光 程 解：（1）讨论干涉条纹的移动，可跟踪屏幕上某一条纹(如零级亮条纹), 研究它的移动也就能了解干涉条纹的整体移动情况。 本题不能通过代某个公式解得，对其讨论有助 于讲清光程概念。讲完之后可用13 .1节中关于干涉条纹性 状与光程差关系的内容作一小节。本题同时提供了一种干 涉应用的思路。 为了便于讨论，题中假设容器器壁厚度不计，这是不 可能的.实际上，通常是在S2外放一补偿容器，以便容器未 充气时零级条纹出现在 P0处，充气后不因器壁产生新的光 程差。讲完例题后对此作一简单说明，让学生知道一下实 际应用中常遇到的“补偿”的思想。 三、光 程（optical path） 相位差在分析光的干涉时十分重要，为便于计算光通过不同媒质时的相位差，引入“光程”的概念。 光在介质中传播时，光振动的相位沿传播方向逐点落后。光传播一个波长的距离，相位变化2?。 波在真空中与媒质中，传播同样的距离，即波程差相同，产生的相位差是不同的。以真空中的波长为基准，折射率为N的媒质，其相位差是真空中的N 倍。 L = nd 最后一个公式中，u是媒质中的传播速率，c是真空中的光速，?是频率------真空中、媒质中都保持不变。 引入光程慨念，相位差公式相同。 下面举例说明。 [例]如图，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?? 。 在光的干涉和衍射中常用到透镜。透镜成象, 象点是亮点，说明光线是同相叠加，即在焦点处各光线是同相位的。由于平行光的波阵面与光线垂直，所以从垂直入射平行光束的任一平面到会聚点，各光线之间的光程差为零（等光程原理）。使用透镜不会产生附加的光程差。 路程（波程）不同，但光程相同。解释：如下图：AaF、CcF在空气BbF透镜的折射率大于真空中的折射率， (equal inclination fringes) ② 相邻暗环的间距 内疏外密 明环 暗环 注：上述结果是中间介质为空气时得到的。 干涉条纹的特点： (1).干涉图样是以接触点为圆心的一组明、暗相间的同心圆环，有半波损失时，中间为一暗斑。 (2).从中心向外，条纹级数越来越高，条纹的间隔越来越密。 (3).用白光照射将形成彩色光谱，对每一级光谱，红色的在外圈，紫色的在内圈。 (4).增大透镜与平板玻璃间的距离，膜的等厚线向中心收缩，则干涉圆环也向中心收缩（内陷），膜厚每改变 ，条纹就向外冒出（扩张）或向中心内陷一条。 牛顿环干涉是一系列明暗相间的、内疏外密的同心圆环。 测透镜球面的半径R 已知?, 测 m、rk+m、rk，可得R 。 测波长? 已知R，测出m 、 rk+m、rk， 可得? 。 检验透镜球表面质量 标准验规 待测透镜 暗纹 ? 应用： 依据：公式 用波长为?的单色光垂直照射牛顿环装置，若使透镜慢慢上移到与原接触点间距离为d，视场中固定点可观察到移过的条纹数目为多少根？ d 分析： 光程差改变 ?，条纹移过 1 条；平移 d，?L = 2d；移过 N= 2d/ ? 构造与光路示意图 *§12-6 迈克耳孙干涉仪 M?1 2? 2 1 1? S M2 M1 G1 G2 E 半透 半反膜 工作原理 光束2′和1′发生干涉 若M??1、M2平行 ? 等倾条纹 等倾条纹 工作原理 光束2′和1′发生干涉 若M??1、M2有小夹角 ? 等厚条纹 S M2 M1 G1 G2 M?1 2? 2 1 1? 各种干涉条纹及M?1，M2相应位置如下图示： M? 2 M? 2 M?2 M?2 M?2 M 1 M 1 M 1 M 1 M 1 等 厚 干 涉 条 纹 M?2 M1 M?2 M?2 M?2 M?2 M1 M1 M1 M1 与 重 合 等 倾 干 涉 条 纹 迈克耳孙干涉仪条纹 在迈克耳孙干涉仪上发生等厚干涉时，若M1平移d引起干涉条纹移过N条，则有 十字叉丝 等厚条纹 由等厚干涉原理，任意两相邻明纹（或暗纹）所对应的空气层厚度差为: 应用原理 此原理可用来测量微小长度。 各种干涉条纹及M1 ，M2相应位置如图示： 3、迈克耳孙干涉仪使用光源为480nm的蓝光，当一臂上放入一折射率n＝1.40的薄膜时，测得视场中条纹移过7根，求薄膜的厚度。 1、一双缝干涉装置，在空气中观察时干涉条纹间距为1.0mm。若将整个装置放在水中，干涉条纹的间距将为 （设水的折射率为4/3） 2、如图所示，波长为λ的平行单色光垂直入射在折射率为n2的薄膜上，在上下两个表面反射的两束光发生干涉。若薄膜厚度为e，而且 n1 n2 n3