大学物理下 第十三章 光的干涉1.ppt

第四篇波动光学光学历史 几何光学——光线、反射、折射波动光学——电磁波理论 干涉 衍射 偏振量子光学——光的波粒二象性现代光学——非线性光学 激光光谱学信息光学 集成光学 光纤通讯等实验证明光波中参与物质相互作用（感光作 用、生理作用等）的是E 矢量，称E为光矢量 可见光波的干涉之模拟演示相干波叠加——同频率、同振动方向、相位差 恒定的简谐波的合成光的干涉——两束相干光在空间叠加，使光强重新分 布，形成明暗相间的干涉条纹的现象第十三章 光的干涉（interference of light)一、光源、单色性、相干性普通光源：1 ) 发光的间隙性2 ) 发光的随机性自发辐射复色光——包含多种波长——两束相干光在空间叠加，使光强重新分 布，形成明暗相间的干涉条纹的现象单色光——包含单一波长获得相干光的方法1 分波前的方法 杨氏干涉2 分振幅的方法 等倾干涉、等厚干涉21考虑波列的相干性：d、 e 必须小激光—— 相干光受激辐射物体同时参与两分振动：合振动的振幅为：AA11A22xox1 x2简谐波的叠加 =简谐振动叠加 传播到 P 点引起的振动为： 在 p 处的光强： 加强减弱二、杨氏双缝实验杨(T.Young)在1801年首先发现光的干涉 现象，并首次测量了 光波的波长。

1 实验装置2 实验结果及讨论干涉极大干涉极小暗条纹位置暗条纹明条纹：明条纹位置：条纹间距 —当k=1 时相邻明（或暗）条纹间的距离杨氏干涉条纹是等间距的例1、杨氏实验 d=0.4mm，D=50cm，=6.410-5cm 求：（1）第一明纹和中央明纹的间距；（2）P点 x=0.1mm， =?（3） （4）若P点是10级明纹的位置，改变d=d/2，则P点条纹级数为多少？（5）若用白光照射双缝，在x=2cm开一小孔，用 分光仪器检查所透过的光，则在400nm-800nm之间，少了那些波长的光？解：若 I1=I2=I0，2 -1 不随时间变化，则P点是第5级明纹（5）缺少即该处干涉极小（5）缺少即该处干涉极小1) 菲涅耳双面镜实验：光栏2）菲涅耳双棱镜实验光栏3、其它双缝干涉装置3) 洛埃实验镜半波损失 ：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.PML相 干 区 域书 p227 13-4ML解：洛埃镜镜的反射光有半波损损失，故明纹纹条件三、 光程 光程差折射率光在介质中传播的距离折算成真空中的长度。

光程差相位差：光程干涉极大干涉极小讨论：已知：S2 缝上覆盖厚度为h,折射率为n的介质， 设入射光的波长为, 问：原来的零极条纹移至何处？ 若移至原来的第 5 级明条纹处，其厚度h为多少？解：零级明条纹下移原来5 级明条纹位置满足：AB AB焦平面1） 成象的等光程性——当用透镜观测干涉时，不会带来附加的光程差2）半波损失（half—wave loss）当光从光疏介质，正入射或掠入射于折射率大的光密介质时，则反射光有半波损失即比较n的大小.有半波损失没有半波损失问1、2光线有无半波损失？1 2(1)有 (2)无四、薄膜干涉（film interference）12光1与光 2的光程差为：——在薄膜界面的反射光与折射光的再反射的 相干叠加观察方向：反射角注意有无 半波损失1）若膜厚一定、入射角一定、波长一定，则所有的反 射光与折射光的光程差相同2）若膜厚改变、入射角一定、波长一定，则所有膜厚相同 的点的反射光1、2的光程差相同相同的膜厚度对应同一级 条纹——等厚干涉1212实验要求：面光源3）若膜厚一定、波长一定, 入射 角发生变化，则不同 i 的 反射光 1、2的光程差不同相同的入射角对应同一级条纹。