蒋骏光干涉02.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * 第五篇波动光学 18章 光波的干涉 (二） 第十八章 光的干涉 一、 光源 三 、分波阵面干涉 二、光波的描述 杨氏双缝干涉 1 S 2 S x ——明条纹 ——暗条纹 1 菲涅耳双镜和洛埃镜(H. Lloyd mirror ) 注：时间、空间相干性 原子发光是间歇性的，每个波列持续的时间是 普通光源的相干长度： 理论证明： 相干长度 可达几百公里 恰好能相干的情形 1）时间相干性 激光的相干长度 ： 2 当0N与L的第一 级极大重合时，干 涉条纹消失，总光 强均匀分布。 2) 空间相干性 光源宽度对干涉条纹衬比度的影响 设光源宽度为b B D I 非相干叠加 0N 0M 0L b/2 d /2 L M N S1 S2 ?x +1L 0L -1N x I 合成光强 0N 0M =Dλ/d 干涉条纹刚好消失对应 的光源宽度b0 ，称为光源 的极限宽度。 3 设Bd 和 b0 (一级明纹) ? ——光源的极限宽度 时，才能观察到干涉条纹。 注：若 b 和 B一定，则要得到干涉条纹，必须 ——相干间隔 d0越大，光场的空间相干性越好。 d o ?? ? D B +1L · r2 r1 ? r1? r2? 单色光源 · x L 4 并且：n1 n n2 动画 四、分振幅干涉 1.等倾干涉 （薄膜干涉） 设薄膜厚度为d， 折射率为n ——厚度均匀的薄膜所 得到的干涉 5 (3) 明暗条件还可用折射角表示为： ± (4) 明暗条件中是否考虑半波损失，要看 的关系 2 1 , , n n n 要加 ！ 不考虑！ (2) 明暗条件中没有 号，因条纹不对称。 注意： (1) “max”中，k ? 0 因为 ?r 不可能为零。 6 (2)不同倾角i构成的等倾条纹 是一系列同心圆环 · (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： L f P o r环 n1 n2 n i S i P i f o r环 n 面光源 · · —等倾干涉 7 动画2 动画1 动画2 (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， P o r环 n1 n2 n i S i · *若改变d 即：中心O点处的干涉级最高 - d 中心向外冒条纹 ˉ d 中心向内吞条纹 (4)条纹间隔分布： - k g ˉ k g D (5)光源是白光 ˉ ? i ˉ ? k r - l ——彩色干涉条纹 8 内疏外密 动画1 动画3 （1）透射光也有干涉现象， 反射光加强的点，透射光正好减弱（互补） 说明： 明暗条件为： 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 等倾干涉的应用 使某些颜色的单色光在表面的反射干涉相消，增加透射。 ——增透膜： 9 例1.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 (n1n2n3)，不加? / 2 10 多层膜（增加反射） 使某些颜色的光反射本领高 达99%， 而使透射减弱。 例2. 氦氖激光器中的谐振腔反射镜，对波长?=6328? 的单色光的反射率在99%以上，为此反射镜采用在玻璃 表面镀 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： 11 2. 等厚干涉（厚度不均匀的薄膜干涉） 1）劈尖干涉 （空气隙劈尖） B处（厚度为d）的明暗条件： 若 i=0 , 并注意到 n=1 ，代入上式得： 12 动画 干涉条纹的分布特征： (2)棱边处 d =0 (1)每一k 值对应劈尖某一确定厚度d 即同一厚度对应同一干涉级 干涉条纹是一组与棱边平行的明暗相间的条纹 ——等厚条纹 n1= n2? n