杨氏双缝干涉双镜劳埃镜课件.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 第十一章 波动光学 第一讲 分波阵面干涉 本章教学安排 第一讲 分波阵面干涉 第二讲 薄膜干涉—等厚干涉 第三讲 薄膜干涉—等倾干涉 第四讲 单缝衍射和光栅衍射 第五讲 本章小结与习题分析 第一讲分波阵面干涉 1. 电磁波 光源 2. 光的相干性 光程差 3.杨氏双缝干涉实验 4.双镜 5.劳埃镜,半波损失 1　从无阻尼自由振荡电路到电磁波辐射 L C E K 光是电磁波*(了解) + 振荡电偶极子 + - - + 不同时刻振荡电偶极子附近的电场线 + - 振荡电偶极子附近的电磁场线 + + + + + + 平面电磁波 760nm 400nm 可见光 电 磁 波 谱 红外线 紫外线 射 线 X射线 长波无线电波 频率 波长 短波无线电波 无线电波 可见光 红外线 紫外光 射线 射线 光源*(了解) ?是波列持续时间。 光源（light source） 光源的最基本发光单元是分子、原子。 波列 波列长 L = ? c 2. 激光光源：受激辐射 ? = (E2-E1) / h E1 ? ? ? 完全一样 ? ? E2 1. 普通光源：自发辐射 · · 独立（同一原子先后发的光） 独立（不同原子发的光） （传播方向， 频率， 相位， 振动方向） 光的相干性 1. 两列光波的叠加 P： 干涉项 （只讨论电场振动） 2 r2 · P 1 r1 非相干光源： I=I1+I2—非相干叠加 完全相干光源： 随时间随机变化 不随时间变化 完全相干光源： （明） （暗） （明） （暗） 2. 光程和光程差 * P * 光程差： 光在介质n中传播路程r和在真空中传播路程nr引起的相位差相同。 透镜不引起附加的光程差 S? a c b · · S · F A B C · F A B C a B c F? a 3.相干光的产生 波阵面分割法 * 光源 两列光波频率相同、振动方向相同、位相差恒定。 振幅分割法 杨氏双缝实验 杨氏在1801年首先用实验的方法研究了光的干涉现象，为光的波动理论确定了实验基础。 p 实 验 装 置 光程差 1.干涉明暗条纹的位置 明 暗 明 暗 实验装置放入水中后条纹间距变小。 讨论：将双缝干涉装置由空气中放入水中时，屏上的干涉条纹有何变化？ 明 暗 白光照出彩条。 白光入射杨氏双缝干涉照片 讨论：白光入射杨氏双缝时干涉条纹怎样？ 2 双缝干涉光强分布 若 合光强 光强曲线 k 0 1 2 -1 -2 I 0 ?? 2? -2? 4? -4? 4I0 则 讨论： A. 由光强分布可求出条纹位置 B. 若把S向上移， 条纹如何变化？ C. 若S1、S2两条缝的宽度不等，条纹有何 变化？ C.两条缝的宽度不等，使两光束的强度不等；虽然干涉条纹中心距不变，但原极小处的强度不再为零，条纹的可见度变差。 I o ?? 2? -2? 4? -4? 4I1 宽度相等，可见度好 宽度不等，可见度变差 I Imax Imin o ?? 2? -2? 4? -4? P 双 镜 劳埃德镜 半波损失 ：光从光速较大的介质射向光速较小的介质时反射光的相位较之入射光的相位跃变了 ， 相当于反射光与入射光之间附加了半个波长的波程差，称为半波损失. P M L 半波损失 光从光疏媒质射向光密媒质表面反射时，有半波损失。 光从光密媒质射向光疏媒质表面反射时，无半波损失。 光疏 光密 有 无 光波在两媒质 表面反射时 折射光波无半波损失 例1 图示一种利用干涉现象测定气体折射率的原理图。在缝S1后面放一长为l 的透明容器，在待测气体注入容器而将空气排出的过程中，屏幕上的干涉条纹就会移动。通过测定干涉条纹的移动数可以推知气体的折射率，问 若待测气体的折射率大于空气折射率,干涉条纹如何移动？ 设l=2.0cm，光波波长 ?=5893? ,空气折射率 n0=1.000276, 充以某种 气体后，条纹移过20条，这种气体的折射率n为多少 (不计透明容器的器壁厚度) ? l s1 s2 s 解 ： 1.讨论干涉条纹的移动，可跟踪屏幕上某一条纹(如零级亮条纹