14-4光的干涉(续).ppt

* 同学们好 把简单的事情考虑得很复杂，可以发现新领域；把复杂的现象看得很简单，可以发现新定率。 -----牛顿 ? 一、光的相干性 光程 二、分波面两束光的干涉 三、光的空间相干性 §14.4 光的干涉（续） 四、分振幅两束光的干涉 1.一般性讨论 2. 薄膜等厚干涉的典型装置 装置－光程差公式－明暗条纹条件－条纹特点－条纹变化－应用 （1）劈尖 （2）牛顿环 五. 迈克尔孙干涉仪 光的时间相干性 1.迈克尔孙干涉仪 1852——1931 美国物理学家，主要从事光学和光谱学方面的研究。他以毕生精力从事光速的精密测量，发明了干涉仪，研制出高分辨率的光谱学仪器，经改进的衍射光栅和测距仪。 1887年与美国物理学家E.W.莫雷合作，进行了著名的迈克尔孙-莫雷实验。他首倡用光波波长作为长度基准，提出在天文学中利用干涉效应的可能性，并且用自己设计的星体干涉仪测量了恒星参宿四的直径。他于1907年因对光学精密仪器及用之于光谱学与计量学研究所作的贡献获诺贝尔物理学奖。 装置： M2 M1 M2′ G1 单 色 光 源 反射镜1 反射镜 2 半透明镀银层 平行光 观察干涉条纹 G2 补偿玻璃板 相当于分别从M1，M2反射的光发生干涉。 条纹特点 等厚干涉 等倾干涉 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 M 1 M 2 M 2 M 2 M 2 M 1 M 1 M 1 M 1 与 重 合 等 倾 干 涉 条 纹 迈克尔孙干涉仪条纹 计算公式： 可测量10-7m 的微小位移。 2.光的时间相干性 (a)属于同一光波列的 两部分相遇发生干涉 (b)不同光波列的两 部分相遇不能干涉 a 若光程差太大，同一波列分成的两列波不能相遇，不能形成干涉条纹 最大光程差: 相干长度（波列长度） 时间相干性 相干长度： 比较 空间相干性 时间相干性 波源线宽度对干涉条纹的影响，反映扩展光源不同部分发光的独立性 x I 波列长度对干涉条纹的影响，反映原子发光的断续性 a 六、干涉应用举例 光的干涉条纹的 形状、 明暗、 …... 间距 敏感依赖于： 波长、 几何路程、 …... 介质情况 干涉现象广泛应用于： 测长度或长度变化 测介质折射率 检测光学元件表面，表面处理 …... 例：增透膜和增反膜 为什么一些照相机的镜头看上去是蓝紫色的？ 较高级的照相机的镜头由 6 个透镜组成，如不采取有效措施，反射造成的光能损失可达 45%~90%。为增强透光，要镀增透膜（减反膜）。复杂的光学镜头采用增透膜可使光通量增加 10 倍。 增透膜原理：使膜上下两表面的反射光满足相消条件。 计算：为增强照相机镜头的透射光，往往在镜头（n3=1.52）上镀一层 MgF2 薄膜（n2=1.38），使对人眼和感光底片最敏感的黄绿光 ? = 550 nm 反射最小，假设光垂直照射镜头，求：MgF2 薄膜的厚度。 解： 相消条件： K=？太小技术难度高，太大受光的时间相干性制约。 通常 k 取 1： k=0: k=1: k=2: …… 在该厚度下蓝紫光反射加强，所以我们看到镜头表面为蓝紫色。 由相长条件： 取可见光范围： 增反膜：减少透光量，增加反射光，使膜上下两表面的反射光满足加强条件。 例如：激光器谐振腔反射镜采用优质增反膜介质薄膜层已达15 层，其反射率99.9％。 由此解释蝴蝶翅膀表面的美丽色彩。 翅膀上的粉 －表皮细胞构成的鳞片 －多层介质反射镜（广角100o） －对不同色光增反。 建筑物表面材料镀增反膜 引起光污染。 波的叠加原理 干涉现象 惠更斯-菲涅耳原理 衍射现象 二者关系？ 一、衍射现象 光偏离直线传播路径进入几何阴影区，并形成光强非均匀稳定分布。 §14.3 惠更斯-菲涅耳原理 波遇到障碍物时，绕过障碍物进入几何阴影区。