波动光学之光的干涉.pptVIP

例1 S1和S2为初相位相同的相干光源, 光束S1P和 S2P 分别在折射率为n1和 n2 的介质中传播，在P点两束光相遇，计算其相位差。 * 第三十页，共七十五页，2022年，8月28日 解 相位差 即 计算通过不同介质的相干光的相位差, 可不用介质中的波长, 而统一采用真空中的波长计算。 * 第三十一页，共七十五页，2022年，8月28日 二、光程差 在式子 中，令 称为光程差。 相位差与光程差的关系 引入光程和光程差后，给我们计算光通过不同介质时的干涉带来方便。 * 第三十二页，共七十五页，2022年，8月28日 例2 真空中波长为550nm的两列光束，垂直进入厚度为2.60μm、折射率分别为n2=1.60和n1=1.00的介质时具有相同的相位, 问出射时，它们之间的相位差是多大？ 解 两列光出射时的光程差 * 第三十三页，共七十五页，2022年，8月28日 相位差 * 第三十四页，共七十五页，2022年，8月28日 例3 计算 S1和 S2发出波长 的相干光在P点的相位差，其中一束光经过空气(n0≈1)到P点，另一束光还通过厚度为 x、折射率为n 的玻璃片，已知 n=1.5，x = 0.1mm， S1和 S2 的初相差 。 * 第三十五页，共七十五页，2022年，8月28日 解 两束光在P点的光程差和相位差分别为 * 第三十六页，共七十五页，2022年，8月28日 13.5 薄膜干涉 一、等厚干涉 1.薄膜干涉 两光线到C点的光程差 而 根据折射定律 * 第三十七页，共七十五页，2022年，8月28日 光程差为 考虑半波损失，光程差为 若两束光都是由光疏媒质向光密媒质反射的，或都是由光密媒质向光疏媒质反射的，则不考虑半波损失；否则 ，应考虑半波损失。 * 第三十八页，共七十五页，2022年，8月28日 相长干涉与相消干涉 — 相长干涉 — 相消干涉 光线垂直入射时， 光程差为 当 等于半个波长的整数倍时，干涉相长； 当 等于半个波长的奇数倍时，干涉相消。 * 第三十九页，共七十五页，2022年，8月28日 2.劈尖干涉 两片叠放在一起的平板玻璃，其一端的楞边相接触，另一端被隔开，在上表面和下表面之间形成一空气薄膜， 称为空气劈尖。 当单色光垂直入射到劈尖上时，由空气劈尖上、下表面反射的光相干叠加，形成干涉条纹。 ? 空气劈尖 * 第四十页，共七十五页，2022年，8月28日 干涉条纹的形成 L S M T . W ? a dk dk+1 明纹中心 暗纹中心 * 第四十一页，共七十五页，2022年，8月28日 利用薄膜干涉中，光垂直入射干涉相长和干涉相消条件，得 — 明纹条件 — 暗纹条件 同一明纹或暗纹都对应相同厚度的空气层，故为等厚条纹。 * 第四十二页，共七十五页，2022年，8月28日 利用式子 得 厚度差为光在劈尖介质中波长的 1 / 2。 两相邻明纹（或暗纹）对应空气层厚度差 ? a dk dk+1 明纹中心 暗纹中心 两相邻明、暗纹厚度差为 。 * 第四十三页，共七十五页，2022年，8月28日 (1) 同一厚度d 对应同一级条纹——等厚条纹。 (5) 测表面不平整度。 (3) 空气劈尖顶点处是一暗纹。 (4) 可测量小角度θ、微小直径 D 等。 (2)两相邻明纹（或暗纹） 满足 ， θ愈小，条纹愈疏，θ愈大，条纹愈密。 讨论 * 第四十四页，共七十五页，2022年，8月28日 例1 为了测量一根细的金属丝直径D，按图办法形成空气劈尖，用单色光照射形成等厚干涉条纹，用读数显微镜测出干涉明条纹的间距，就可以算出D。已知单色光波长为 589.3 nm，测量结果是：金属丝与劈尖顶点距离L=28.880 mm，第1条明条纹到第31条明条纹的距离为 4.295 mm。 求 金属丝直径 D。 D * 第四十五页，共七十五页，2022年，8月28日 解 条纹间距 得金属丝直径 D * 第四十六页，共七十五页，2022年，8月28日 例2 根据薄膜干涉原理制成的测量固体线膨胀系数的干涉仪，证明样品的线膨胀系数为 其中，AB ，A′B′为平玻璃板，W 为待测样品，入射光波长为 ， L0和L 分别为温度为 t0 和 t 测得样品长度