第3章--光的干涉.pptVIP

图3-13 光源宽度对干涉条纹影响 *3.4光源的大小对干涉条纹影响 --- 光场的空间相干性 图3-14 带光源双缝干涉的强度分布曲线 从普通光源获得相干光方法: 分波振面法 分振幅法 3. 获得相干光方法 普通光源的发光特点: 1) 一个原子每一次发光只能发出一个波列 2) 原子的发光是断续的 3) 各原子的各次发光是完全相互独立的 两个普通光源或同一普通光源的不同部分所发出的光是不相干的 从普通光源获得相干光方法 分波振面法 分振幅法 光速 几何距离 3.5 光程 光程: ---- 光所经过的介质的折射率 ni 与相 应的几何路程 si 乘积. 光程差 相位差与光程差的关系 相位差 加强 减弱 ( k = 0, 1, 2, … ) 加强和减弱的条件: 相位差: 加强 减弱 ( k = 0, 1, 2, …) 光程差: 透镜只改变光线的传播方向,但不附加光程差. c b a C B A F 空气劈尖 3.6 薄膜干涉(一)-----等厚条纹 (1) 劈尖干涉(分振幅获得相干光) n=1 暗 明 (1) 劈尖干涉 1 2 n1 A h e S 上下表面反射光1,2的光程差为 亮纹 暗纹 1 2 n A h e 问k不取负值? 问k不取零? 上下表面反射光1,2的光程差为 1 2 n A h e 空气劈尖 玻璃劈尖 =1 讨论： 1) e 相 同的条纹在同一级上，称为等厚干涉。 2) e=0 的棱边处，是暗纹，这是半波损失一例证。 劈尖干涉 空气劈尖 3) 任意相邻明（暗）纹间距为 L 劈尖干涉 例4.用波长为?的单色光垂直照射折射率为n2的劈尖薄膜,观察反射光的干涉条纹,从劈尖棱开始第五条暗条纹中心所对应的厚度e=? n3 n1 n2 ? 问第五条暗条纹k=? 例5.用波长为?=500nm(1nm=10-9m)的单色光垂直照射在由两块玻璃板构成的空气劈尖.劈尖角?=2?10 –4rad.如果劈尖内充满折射率为n=1.40的液体.求从劈尖棱开始第五条明条纹在充入液体前后移动的距离. 例6.用白光垂直照射一厚度为0.5?m,折射率为n=1.50的玻璃劈尖,在可见光范围内(4000?---7600 ?)哪些波长的反射光有最大限度的增强. n ? e k=1,?1=30000? k=2,?2=10000? k=3,?3=6000? k=4,?4=4286? k=5,?5=3333 ? (2) 牛顿环 1) 干涉图样：内疏外密中心为暗点的圆环。 2）明纹、暗纹条件： 亮纹 暗纹 牛顿环 3）明（暗）环的半径： 牛顿环 明环半径 暗环半径 代入 随级次k的增大,条纹半径增大,条纹变密. 牛顿环 例7一牛顿环装置.设平凸透镜中心恰好和平玻璃接触,曲率半径R=400cm用某单色平行光垂直入射 ,观察反射光形成的牛顿环,测得第五个明纹的半径r=0.3cm求(1)入射光的波长(2)求在r=1cm范围内观察到的明纹数目. ? 求(1)入射光的波长 R=400cm r=0.3cm k=5 ?=? 求(2)求在r=1cm范围内观察到的明纹数目. R=400cm r=1cm k=? 劈尖干涉 工件 平玻璃 a b 书例3.4观察到干涉条纹如图,判断工件表面上纹路是凹还是凸? 答案是凹 两反射光的光程差 3.7 薄膜干涉(二)-----等倾条纹 o 当n=1 例8有一层折射率为1.33的肥皂膜.当我们的观察方向与膜面的法线方向成30o角时,可以看到膜反射的光波长为5000?的绿色,试求肥皂膜的最薄厚度为多少?如果从膜面的法线方向观察,则反射光的颜色如何? [解]依题意,光在膜的上表面反射时产生半波损失,下表面无半波损失.则反射光相干的明纹公式为 有 最薄厚度时k=1,其中?=5000?,n1=1,n2=1.33,i=30o 则 当在法向观察时i=0, 则明纹公式为 有 当 k=1时,?1=5394? k=2时,?2=1798? 肥皂膜呈绿色. 有 最薄厚度时k=1,其中?=5000?,n1=1,n2=1.33,i=30o 3.8 迈克尔逊干涉仪 * 光学 几何光学：以直线传播为基础．折射定律、反射定律. 物理光学 波动光学： 以麦克斯韦电磁理论为基础， 光的干涉、衍射、偏振 量子光学： 以量子力学为基础, 光与物质作用. 现代光学 非线性光学 激光光谱学 信息光学 全息术 光纤通讯 集成光学 统计光学………. 3.1 杨氏双缝干涉 1) 实验装置 缝宽 : 102nm,双缝距离(d): 10-4m ,幕距双缝(D):1 m.观测范围(x): 1 cm 获得相干光的方法 分波阵面干涉 d D S0 S2 S1 P x O 缝宽 : 102