大学物理第二十八讲.pptVIP

第四篇 波动学 北京化工大学北方学院 大学 物理学 主讲人：曹贺鑫 知识回顾 1. 波的相干条件 频率相同 振动方向相同 相位差恒定 2. 波的干涉 * P点合振幅 3. ★光的相干条件 频率相同 光矢量方向相同 相位差恒定 4. 获得相干光的方法及装置 分波阵面法 分振幅法 杨氏双缝干涉、洛埃镜 等厚干涉（薄膜、牛顿环、劈尖） 5. ★光程、光程差 6. ★干涉明暗条纹的条件 干涉加强（亮） 干涉减弱（暗） 光程差 要考虑是否有半波损失！！ 托马斯·杨 Thomas Young 1773～1829 英国医生、物理学家，光的波动说的奠基人之一。他在学术上涉猎甚广，范围涵盖了力学、数学、光学、声学、语言学、动物学、埃及文字学……他对艺术还颇有兴趣，热爱美术，几乎会演奏当时的所有乐器，并且会制造天文器材，还研究了保险经济问题。而且托马斯·杨擅长骑马，并且会耍杂技走钢丝。 本节教学基本要求 　　1、掌握杨氏双缝干涉的条件和分布规律 　　2、了解洛埃镜实验 第六章 静电场 　　3、掌握薄膜干涉条件及条纹的分布规律 　　4、理解等厚干涉中的半波损失产生条件 §10-3 分波阵面干涉 一、杨氏双缝干涉 1.实验装置 O S1、S2在同一波阵面上，相位相同 2.P点亮暗 k级亮纹 k级暗纹 O 讨论x处的亮暗 代入亮暗条件 k级亮纹 k级暗纹 3.相邻明（暗）纹间距 注意：条纹间距为等间距的。 讨论： 和哪些因素有关？ D、d不变时 D D、 不变时 　例1 在杨氏双缝干涉实验中，用波长?=589.3 nm的纳灯作光源，屏幕距双缝的距离D=800 mm，双缝间距d =1mm时，求：第5级明纹的位置x5 明纹条件： 第五级明纹： 三 劳埃德镜 半波损失 ：光由折射率大的介质射向折射率小的介质时，反射光位相突变 . P M L L点为暗纹 §11-4 等厚干涉 一、薄膜干涉（Interference in Thin Films） P L D C 3 4 E 5 A 1 B 2 反射光叠加 2、3均来源于1，满足相干条件 透射光叠加 4、5同样可以发生干涉 光程差来源： 路程不同，几何路程与折射率决定 半波损失，看两条光束是否产生半波损失 1.光路分析 2. ★垂直入射 2 1 3 e A B 4 5 2、3 相遇于A 4、5 相遇于B 若2、3干涉加强，增反膜 若2、3干涉减弱，4、5干涉加强，增透膜 2、3光程差 来源： 几何路程： 半波跃迁： （1）当 时 2产生半波损失，3不产生半波损失 干涉加强，增反膜 干涉减弱，增透膜 （2）当 时 2、3同时产生半波损失，计算光程差时两者相互抵消 （3）当 时 2、3都不产生半波损失 （4）当 时 2不产生半波损失，3产生半波损失 结论： 依次增加或减小，不考虑半波损失 否则，考虑半波损失 增透膜可以涂与隐形飞机的表面，减少电磁波的反射；也可应用于光学镜头的表面，用于增加透光（增透）或反光（增反）量。 注意： 增透膜是针对于某波长的光而言，对其他波长的光，有可能为增反膜。 如光学镜头若是红光增透，则对于绿光而言，可能满足增反条件，如图片所示。 3、薄膜干涉的应用 薄膜干涉产生条件： 只有当薄膜的厚度e很小时，才可能发生干涉现象。 用薄膜干涉理论解释日常现象 1、油膜反光 2、肥皂泡颜色 3、动物身体的鲜艳颜色 4、光盘反光等 例1：空气中有一厚度为e=800nm的油膜（n=1.46），在阳光垂直照射下，波长为多少的光可以反射加强？（白光波长范围为400nm-700nm） 干涉加强 二、劈尖干涉 计算两反射光的光程差 时 亮纹 暗纹 干涉条纹特点： 1.亮暗有厚度决定，厚度相同，同一级条纹 （明纹） （暗纹） 2.条纹为等间距的 相邻条纹厚度差 条纹间距 3.劈尖干涉的应用 (2)测膜厚 (1)干涉膨胀仪 劈尖干涉的应用 (3)检验光学元件表面的平整度 空气