大学课件：光学.docVIP

11周二：光学已复习过的：桥渡34（干涉），电气 波动光学 第一部分 光的干涉 一、基本要求 ⑴掌握光的相干条件以及获得相干光的方法。 ⑵掌握光程、光程差的概念以及光程差与相位差的关系。 ⑶掌握杨氏双缝干涉及薄膜干涉明暗条纹的位置、宽度等的计算。 （劈尖、牛顿环），注意有半波损失、浸入媒质等情况下的计算。 ⑷了解迈克耳逊干涉仪，搞清相关的计算。 二、主要内容 （一）光的相干基本知识 1．光的相干条件 光的干涉现象是指因两束光波相遇而引起光的强度重新分布的现象。两束光波相遇能发生干涉的条件是：两列光波的振动方向相同、频率相同、相位差恒定。满足相干条件的光叫做相干光，能够发出相干光的光源叫做相干光源。 2．获得相干光的方法 获得相干光的方法有两种：一是分波阵面法，如：杨氏双缝实验、菲涅耳双棱镜实验、洛埃镜实验等；二是分振幅法，如：薄膜干涉、劈尖干涉、牛顿环干涉、等倾干涉等。 （二）光程和光程差 1．光程 光程:L=nx。引入光程的概念，是把光在不同媒质的传播都折算为光在真空中的传播。这样就有了统一的客观尺度。从而可求得在不同煤质中传播的两束相干的光程差，使于讨论光的干涉。 2．光程差――两束光的光程之差 解题：1.确定两束光及光路各介质的ni，再确定两束光的起、终点。 （起、终点：等相面――聚光点，或分光点――等相面） 2.再算两束光的光程差或位相差的具体式，下面的右边式要算！ 两束光波到达空间某点的光程之差，叫做光程差，用表示，即 （16－1） 注意：光从光疏　　　光密，其反射光波才有半波损失。（） 两束光的位相差Ф与光程差之间的关系为 (16-2) 式中 ――光在真空中的波长。 3. 按干涉的普遍公式确定明暗纹，其中的具体式子必须算出来！　 4.　依次用代入上式，验证等式是否成立。不成立的k值不要，直到等式成立时的k才取为第一个取值。 5. 注意：干涉图样呈对称分布时，表达式或k必须有“±”号。 （三）杨氏双缝干涉 从和发出的两束相干光在屏幕上任一场点的光程差为 　　　（空气中的装置） 式中 ――到点的距离； ――到点的距离。 当光程差 （16－3） 时，屏幕上将出现明条纹，称为干涉极大或相长干涉。 当光程差 （16－4） 时，屏幕上将出现暗条纹，称为干涉极小或相消干涉。 设的中垂线为，点到的距离为，如图16－1中几何关系可知，光程差（真空） （16－5） 式中 ――的中垂线与之间的夹角。 （16－5）是与λ无关的式子，光程差定义。 由式（16－3）和式（16－5）可得明纹中心的位置为 （16－7） 再（16－4）得暗纹中心： 相邻两明纹或两暗纹间的距离都是　 （16－8） ·装置若放在媒质（n）中, 则公式不变，只需将式中的λ用λ0/n代入。（16－3）～（16－8）都是如此。如（16－3），媒质中公式变为 　 实际媒质导致的光程差：。 3．干涉条纹的特点 ⑴屏幕上的干涉条纹是一组平行等间距的明、暗相间的直条纹。 ⑵用白光做光源时，除中央明纹是白光外，在中央明纹的两侧将出现各级彩色明条纹，颜色由紫到红，紫色靠近中央明纹，随着干涉条纹级数的增加，不同级的条纹会发生重叠。 （四）薄膜干涉 反射光的光程差为 （16－9） 式中的＋是附加的光程差。原因是光从光疏媒质射向光密媒质，其反射波光程有半波损失（±）。（当，此式就没有） 当满足下式时，干涉极大，产生亮纹： （16－10） 　　当入射角满足下式时，干涉极小，产生暗纹： （16－11） 由式（16－9）可以看出，在、、、、不变的情况下，光程差只与入射角有关。 由光源上不同点发出的光线，凡是倾角相同的，它们形成的干涉环都将重叠在一起，总光强为各个干涉圆环光强的非相干相加，因而明、暗对比更为鲜明。 关于薄膜干涉的几点说明：－－含劈尖和牛顿环、迈克耳孙干涉仪 ⑴半波损失问题 媒质中的折射率只有在或时，光程差才有半波损失；而在或时，因为两束光的半波损失相减，所以最后光程差中没有半波损失项/2。 ⑵薄膜的透射光光程差。故对同一倾角的入射光来说，反射光看来是明纹处，透射光看就一定是暗纹，反之亦然。 ⑶装置放入介质n中，公式不变，只需将λ＝λ0/n代入。（衍射中也适用）。但求n中的光程差，与λ无关，需用光程差定义重新计算。 ⑷注意只有的条件式右边是/2的2k倍或（2k＋1）倍，而其它式子（如求：x，e，牛顿环中的r等）的右边都不是的。注意，求x，e，r等的表达式一定要记清楚！！ 另外，从式可