大学物理课件PPT第18章 光波的干涉2.pptVIP

第4节 分振幅干涉 相干条件 (1) 频率相同 (3) 相位差恒定 (2) 振动方向相同 获得相干光的方法 : 分波阵面的方法——杨氏干涉、菲涅尔、洛埃镜干涉 分 振 幅的方法——等倾干涉、等厚干涉 分波振面 So 中央明纹 暗条纹 S1 S2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 分振幅 反射光与折射光是不是相干光？ Yes！ 怎样让反射光与折射光汇聚到一起进行干涉？ 分振幅的含义？ 反射光与折射光分能量，而能量正比于振幅平方，所以又可看成分振幅 一、 等倾干涉 薄膜厚度为d，折射率为n ——厚度均匀的薄膜（平行薄膜）所得到的干涉 设 n1 n n2 光程差 由光程差可以得到干涉极大和极小的条件： 等倾的含义？ 为什么没有k = 0的亮条纹？ 明暗条件中为什么不象杨氏双缝那样有 号？ ± (k=1,2…) 亮条纹 (k=0,1,2…) 暗条纹 此处光程差不可能为0！ 条纹不对称！ 能否用折射角表示明暗条件？ 相同的入射角，对应同一条干涉条纹！ (k=1,2…) 亮条纹 (k=0,1,2…) 暗条纹 Yes！ 该例中，n1 n n2，要不要考虑半波损失？ 不考虑！ 要加 !!! 考虑半波损失的明暗条件： (1)倾角i相同的光线对应同一条干涉圆环条纹 干涉条纹特征： —等倾干涉 (2)不同倾角i构成的等倾条纹是一系列同心圆环 (3)愈往中心，条纹级别愈高 d 一定时， *若改变d 中心O点处的干涉级最高！ 中心向外冒条纹 中心向内吞条纹 L f P o r环 n1 n2 n i S i · (k=1,2…) 亮条纹 (k=0,1,2…) 暗条纹 (4)条纹间隔分布：内疏外密 - k g (5)光源是白光 ˉ ? i ˉ ? k r - l ——彩色干涉条纹 L f P o r环 n1 n2 n i S i · （1）透射光也有干涉现象 说明： i n1 n n2 单色光垂直入射时： 复色光垂直入射时， （2）平行光垂直入射的干涉现象： 薄膜表面或全亮、或全暗、或全居中。 n1 n2 n 薄膜表面有的颜色亮，有的消失 ? d ? n1 n · A 单色平行光束 · S 1 2 二、等厚干涉（厚度不均匀的薄膜干涉） 1 2 1’ 2’ (k=1,2,…) 亮条纹 (k=0,1,2,…) 暗条纹 n2 B 等厚的含义？ 相同的厚度，相同的光程差 原子发光是间歇性的，每个波列持续的时间 相干长度 恰好能相干的情形 时间相干性 普通光源的相干长度： 可达几百公里 激光的相干长度 ： 相干长度 相干长度 空间相干性 光源大小对干涉条纹对比度的影响 B D I 非相干叠加 0N 0M 0L b/2 d /2 L M N S1 S2 光源上L、M、N等各点产生的干涉条纹的位置是否相同？ No！ 等倾干涉的应用 若反射干涉相消，则增加透射 ——增透膜、高反射膜 第5节 干涉现象的应用 等厚干涉的应用 ——劈尖干涉、牛顿环 特例：迈克耳孙干涉仪，既有等倾，又有等厚 若反射干涉相长，则增加反射 例. 折射率 n=1.50的玻璃表面涂一层 MgF2(n=1.38),为使 它在 5500?波长处产生极小反射，这层膜应多厚？ 解： 最薄的膜 k=0 ，此时 k 取其它值亦可，但d 不能太厚。 假定光垂直入射 (n1nn2),不加?/2 (k=0,1,2,…)暗条纹 (k=1,2,…) 明条纹 (k=0,1,2,…)暗条纹 如：照相机镜头呈现蓝紫色 —— 消除黄绿色的反射光。 多层膜（增加反射） 例 氦氖激光器中的谐振腔反射镜，对波长?=6328?的单色光的反射率要求达99%以上，为此反射镜采用在玻璃表面镀上 的多层膜，求每层薄膜的实际厚度（按最小厚度要求，光近似垂直入射） 第一层： 第二层： ? d ? n1 n · A 反射光2 反射光1 入射光(单色平行光垂直入射) 明纹： 暗纹： 同一厚度d 对应同一级条纹 —— 等厚条纹 实际应用中, 大都是平行光垂直入射到劈尖上。考虑到劈尖夹角极小, 反射光1、 2在膜面的光程差可简化为图示情况计算。 n2 劈尖干涉（等厚） 取决于折射率大小关系！ 很多情况下我们都是讨论空气劈尖：即：上下两个面是玻璃，中间是空气的劈尖。 要不要考虑半波损失？ 明暗条件： (k=0,1,2,…)暗条纹 (k=1,2,…) 明条纹 干涉条纹的分