第章光的涉.ppt

3.1.3 相干光的获得 两个普通光源或同一光源的两部分发出的两列光波相互叠加时并不产生干涉现象。因而不是相干光，称为非相干光. 两列非相干光叠加后的光强等于两列光波的光强之和，即 对于普通的光源，要想得到相干光，只有一种途径，就是设法将同一个原子或分子在同一时刻所发出的一列光波分为几部分，这几部分光波由于来自同一列光波，所以有可能振动方向相同，频率相同，位相也可能满足干涉条件。 可以说，干涉是一列光波自己和自己的干涉。 3.1.3 相干光的获得 获得相干光的两种方法：分波阵面法和分振幅法。 分波阵面法是从同一波阵面上分出两个或两个以上的部分（子波），使它们继续传播互相叠加而发生干涉。 分振幅法是使一束入射光波在两种光学介质的分界面处一部分发生反射，另一部分发生折射，然后使反射波和折射波在继续传播中相遇而发生干涉。 3.1.3 相干光的获得 3.3.2 劈尖的等厚干涉 两相邻明纹和两相邻暗纹之间所对应劈尖的厚度差都等于 3.3.2 劈尖的等厚干涉 对于单色光，劈尖干涉形成的干涉条纹是等间距的，且条纹的间距只与劈尖的夹角θ 有关。 θ愈小，干涉条纹愈疏；θ 愈大，干涉条纹愈密。 当θ 大到一定程度时，干涉条纹将密得无法分开。 一般只有在劈尖夹角很小的情况下，才能观察到劈尖的干涉条纹。 厚度 相同的各处，产生的干涉条纹的明暗情况相同，因此这种干涉条纹叫做等厚干涉条纹。 用白光照射，由于各色光产生的干涉条纹的位置不同，互相叠加后就出现不同的颜色。肥皂泡上的彩色花纹就是这样出现的。 3.3.2 劈尖的等厚干涉 例3-3 折射率 n =1.4 的劈尖，在单色光照射下，测得干涉条纹间距 ，已知单色光的波长700 nm ，求劈尖的夹角 。 解：由 等厚干涉在光学测量中有很多应用。如测量微小角度、细小的直径、微小的长度，以及检查光学元件表面的不平度，都可以利用光的等厚干涉。 3.3.3 牛顿环 把一个曲率半径R很大的平凸透镜A放在一块平面玻璃板B上，其间有一厚度逐渐变化的劈尖形空气薄层。 用单色光垂直照射， 从反射光中可以看到 一组明暗相间的圆环， 这是光从空气层上下 表面反射后产生的等厚 干涉条纹。这些环形的 干涉条纹就叫做牛顿环。 3.3.3 牛顿环 由于有半波损失，中心 O 点处是暗点。 空气薄层厚度 e 处到透镜中心O 点处的距离为 一般 R e ，上式可近似为 3.3.3 牛顿环 空气薄层厚度 处两相干光的光程差为 从中心计第k个暗环的半径为 第k个亮环的半径为 显然，随着级数k增大，干涉条纹 变密。 牛顿环可用来检查生产出的光学 元件（透镜）表面的曲率是否合格， 并能判断应如何进一步研磨使其符 合标准。 从透射光中也可以看到环形的明暗条纹，但明暗条纹的位置与反射光中的相反，它的中心是亮点。 3.3.3 牛顿环 例3-4 在牛顿环实验中，用波长为 589.3 nm 的钠黄光作光源测得某级暗环的直径为 11.75 mm，此环以外的第 20 个暗环的直径为 14.96 mm，试求平凸透镜的曲率半径 。 解：设第 k 级暗环的直径为 11.75 mm，有 由 3.3.3 牛顿环 由此得平凸透镜的曲率半径 光在空气中垂直射到玻璃表面时，反射光能约占入射光能的 5％，反射损失并不大。 但在各种光学仪器中为了矫正像差或其他原因，常常要用多个透镜。例如，照相机的物镜有的用 6 个透镜，变焦距物镜有十几个透镜，潜水艇用的潜望镜中约有 20 个透镜。 透镜的每个界面上都有反射损失，合计起来损失的光能就很多了，上述照相机物镜损失的光能可达 45%，潜望镜中损失的光能可达 90％。 此外，大量的反射光会产生有害的杂光，影响成像清晰度。 3.3.4 增透膜 3.3.4 增透膜 为了减小反射损失，利用薄膜的干涉可使透射光增强而反射光减小的特性，近代光学仪器中采用真空镀膜或化学镀膜的方法，在透镜表面镀上一层透明薄膜，这种膜叫增透膜，也叫减反射膜。 膜上方的介质通常是空气（折射率为 n1 ），膜下方的介质通常是玻璃（折射率为 n2 ），设膜的折射率为 n ，且 当膜的厚度 e 满足 时，从膜上下两表面反射出 的两束光的相位差是π，相干后光强最小。 3.3.4 增透膜 从理论上可进一步证明，当 时从膜的上下表面反射出的两束光波的振幅大致相等，干涉后相消，可使反射光几乎全部消失。 目