大学物理第14章 光的干涉.pptVIP

* * 第14章 光的干涉 光源 单色性 光程 相干光 14.1 双缝干涉 14.2 14.1 光源 单色性 光程 相干光 14.1.1 光源 所有温度高于绝对零度的物体都具有能够向外辐射能量的能力。 物体靠加热保持一定温度使内能不变而持续辐射能量，称为热辐射。 也有一些物体是靠外部能量激发而产生辐射，如光致辐射（日光灯中Hg蒸汽发射紫外光使管壁上的荧光物质发出可见荧光）、化学辐射（磷在空气中氧化发光）、电致辐射（气体放电中的辉光放电现象）等。 这几种辐 射都是以电磁波的形式向外发出能量的，人的肉眼可以感知其中波长为312～1?050nm的电磁波。 通常把波长在390～770nm的电磁波称为可见光，而波长大于770nm的称为红外光，小于390nm的称为紫外光，如图14-1所示。一般情况下把能够发射光波的物体统称为光源。 图14-1 电磁波与可见光的波长分布 大部分的光源发光的原理是由于原子或分子在吸收了外界能量后处于激发态，而激发态并不稳定，原子或分子就会自发跃迁回到基态或较低的激发态。整个过程持续的时间大约为10-9～10-8s。同时原子或分子会向外辐射频率一定、振动方向一定、长度一定的电磁波，如图14-2所示。 图14-2 波列 14.1.2 光源单色性 ? 由于在确定的介质中光波传播的速度是确定的，所以已知频率和波长其中之一就可以确定另外一个。 通常称具有单一波长的光波为单色光。 严格的单色光是不存在的，任何光源所发出的光波都对应一定的波长范围。 在这样一个范围内，不同波长所对应的强度也是不同的。 以光波波长为横坐标，强度为纵坐标，就可以得到光谱分布曲线，如图14-3所示。 图14-3 光谱分布曲线 14.1.3 光程与光程差 光束在同一种介质中传播的时候，利用传播过程中两点间的距离很容易就可以算出光束在该两点处的相位差。比如，若在光束空气中从A点传播到B点，AB两点间的距离为l，则光束在AB两点处的相位差可以写为 图14-4 光程与光程差 14.1.4 光的相干现象 图14-6 相干叠加及光强分布 14.2 双缝干涉 由于两条线光源由同一光源S形成，所以满足振动频率相同、振动方向相同和相位差固定（为零）的相干条件，即线光源S1和S2为相干光源。 在两狭缝前放一屏幕P，则屏幕上将出现明暗相间的干涉条纹，如图14-7（b）所示。 图14-7 杨氏双缝干涉实验 14.2.2 干涉条纹的分布 图14-8 干涉条纹的分布 14.3 薄膜干涉 如图14-9所示，一束平行光入射到厚度均匀为e的透明薄膜表面上，将有一部分光在上表面上发生反射，另一部分在下表面上发生反射并透射出上表面。 虽然光线在薄膜内部会发生多次反射，但是由于其强度是逐渐减小的，所以，这里只考虑在下表面发生一次反射时的干涉情况。设光线在上表面上A点处发生反射形成光线1，光线由C点入射，在下表面B点反射形成光线2，两束光线在A点处叠加。 图14-9 等倾干涉 图14-10 等倾干涉观察装置 * *