光的干涉课件

,第十三章 波动光学,光学发展史,几何光学：17-18世纪，牛顿的微粒学说 波动光学：19世纪，惠更斯的波动学说（干涉、衍射、偏振）量子光学：20世纪初，光的波粒二象性 现代光学：20世纪60年代，信息光学,第一节、光的干涉 (interference of wave),一、光的相干性,1、产生光干涉现象的条件是什么？,2、为什么两盏日光灯不能得到干涉条纹呢？,3、如何获得相干光？,频率相同，振动方向相同，相位差恒定。,2）、干涉判据：,1）、相干条件：,频率、 振动方向、振动位相都是随机的，难以满足相干光的条件。,分割振幅法,托马斯 杨,二、杨氏双缝干涉实验 （Young double slit experiment ）,p,实 验 装 置,波程差(propagation difference),减弱,暗纹,明暗纹的位置,一系列平行的明暗相间的条纹；,(2)条纹等间距,2、条纹特点：,杨氏双缝实验第一次测定了波长这个重要的物理量,（1）若改变入射光波的波长，干涉条纹间距如何变化？,（2）若改变S1、S2两条缝的缝间间距，干涉条纹间距如何变化？,（3）例题：测波长、求条纹间距,白光照射时，出现什么样的条纹？,n水> n空气,实验装置放入水中后条纹间距变小。,例1 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？,例2 以单色光照射到相距为0.2mm的双缝上,双缝与屏幕的垂直距离为1m。(1) 从第一级明纹到同侧的第四级明纹的距离7.5mm，求单色光的波长； (2) 若入射光的波长为600nm,求相邻两明纹间的距离。,解（1）,（2）,例2 以单色光照射到相距为0.2mm的双缝上,双缝与屏幕的垂直距离为1m。(1) 从第一级明纹到同侧的第四级明纹的距离7.5mm，求单色光的波长； (2) 若入射光的波长为600nm,求相邻两明纹间的距离。,例13-1 如图，以折射率为n厚度为d的玻璃遮住其中一缝，原来的中央明纹将变成第几级明纹？,解：,1、实验：光在不同媒质中传播，相同时间内走过的路程不同 (如:在真空中的路程S=ct，在折射率为n的媒质中的路程为L=v·t， Ls.) ,但相位的改变相同，故从相位的角度来看L和S是等效的，有： S=n·L,三、光程(optical path)和光程差,2、光程(optical path) ： 折射率n与L的乘积称为光程。 注意：引入光程的作用是：把光在媒质中的路程等效成真空中的路程，光程常用表示，=n·L,三、光程(optical path)和光程差,3、注意：,光在真空中的光程就是其所走过的路程n =1，= n· L= L ，路程是光程的一种特例。,光在不同折射率n1、n2、 的媒质中走过的路程若为L1、L2、，则：,总光程为：,4、光程差：两束光传播到P点的光程之差,光程差,相位差,例13-1 如图，以折射率为n厚度为d的玻璃遮住其中一缝，原来的中央明纹将变成第几级明纹？,解：,原中央明纹变为第五级明纹,四、劳埃德镜(Lloyd mirror)实验,反射光发生了位相为的突变，相当于光波多走了（或少走了）半个波长的距离，此现象称为半波损失（half-wavelength loss）。,思考： 光屏移到紧贴住反射镜的端面处，为什么会出现暗纹？,半波损失（half-wavelength loss）产生的条件是：光从光疏到光密介质表面反射。,半波损失完整表述：光从光疏到光密介质表面反射时会发生相位为的突变，相当于光波多走（或少走）了半个波长的距离，此现象称为半波损失。,五、薄膜干涉（分振幅干涉）,光照射到透明薄膜上，在膜的前后表面都会反射，反射光1和2相遇后会叠加，产生干涉，这种现象称为薄膜干涉。,当光线垂直入射时,当光线垂直入射时,减 弱,增透膜,利用薄膜干涉可以提高光学器件的透光率 增反膜 利用薄膜干涉可以降低光学器件的透光率,取,例题13-2 照相机的透镜上常镀一层透明膜，目的是减少表面光的反射，使更多的光进入透镜，常用的镀膜物质是MgF2(氟化镁），其n=1.38，为使=550nm的光有最小的反射，膜的最小厚度应为多少？,等厚干涉条纹,劈尖,怎么出现明暗相间的条纹？,等倾干涉条纹,第一节 小结,用分波振面法获取相干光源,光的相干性：相干光、相干光源,光程和光程差：,杨氏双缝实验：,洛埃镜实验 半波损失,条纹间隔,