双光束干涉课件.ppt

1．分波面法双光束干涉．分波面法双光束干涉在实验室中为了演示分波面法的双光束干涉，最常在实验室中为了演示分波面法的双光束干涉，最常采用的是图所示的双缝干涉实验采用的是图所示的双缝干涉实验3.1.2 双光束干涉双光束干涉 (Two-beam interference)pS * *分波面法分波面法xk=+1k=-2k=+2k= 0k=-1S1S2**I激激光光Sl 和和 S2 双缝从来自狭缝双缝从来自狭缝 S 的光波波面上分割出很小的的光波波面上分割出很小的两部分作为相干光源，它们发出的两列光波在观察屏两部分作为相干光源，它们发出的两列光波在观察屏上叠加，形成上叠加，形成干涉条纹干涉条纹1．分波面法双光束干涉．分波面法双光束干涉PSIDoS1S2dr1r2双双缝缝单单缝缝屏屏干干涉涉条条纹纹光光强强分分布布点点光光源源从线光源从线光源 S 发出的光波经发出的光波经 SS1P 和和 SS2P 两条不同路两条不同路径，在观察屏径，在观察屏 P 点上相交点上相交SS1S201r2rPqsind=SS1S20S10q qd1r2r1r2rPqsind=qsind=qsind=yySS2DR1R21．分波面法双光束干涉．分波面法双光束干涉在在d<

为光强极小，呈现干涉暗条纹的空间点的空间点1．分波面法双光束干涉．分波面法双光束干涉相邻两亮（暗）条纹间的距离是条纹间距为相邻两亮（暗）条纹间的距离是条纹间距为，且且 其中其中 = d/D 叫叫光束会聚角光束会聚角在实验中，可以通过测在实验中，可以通过测量量 D、d 和和 ，计算求得光波长计算求得光波长 1．分波面法双光束干涉．分波面法双光束干涉②如果如果 S1、S2 到到 S 的距离不相等的距离不相等，ΔR0，的空间点是的空间点是亮条纹亮条纹；Ø则对应则对应Ø对应对应的空间点是的空间点是暗条纹暗条纹1．分波面法双光束干涉．分波面法双光束干涉②如果如果 S1、S2 到到 S 的距离不相等的距离不相等，ΔR0，即干涉图样相对于即干涉图样相对于 R=0 的情况的情况，沿着沿着 y 方向发生了方向发生了平移除了上述杨氏干涉实验外，除了上述杨氏干涉实验外，菲涅耳双菲涅耳双棱棱镜镜、、菲涅耳菲涅耳双面镜双面镜和和洛埃镜洛埃镜都属于分波面法双光束干涉的实验都属于分波面法双光束干涉的实验装置1．分波面法双光束干涉．分波面法双光束干涉SS1S2双棱双棱镜镜 菲涅耳双棱镜的干涉菲涅耳双棱镜的干涉菲涅耳双棱镜的干涉菲涅耳双棱镜的干涉M1M2S1S2S 菲涅耳双面镜的干涉菲涅耳双面镜的干涉菲涅耳双面镜的干涉菲涅耳双面镜的干涉菲涅耳双面镜菲涅耳双面镜 洛洛洛洛 埃埃埃埃 镜镜镜镜 的的的的 干干干干 涉涉涉涉SS’M洛埃镜洛埃镜这些实验的共同点是：这些实验的共同点是：Ø①在两束光的叠加区内，到处都可以观察到干涉条在两束光的叠加区内，到处都可以观察到干涉条纹，只是不同地方条纹的间距、形状不同而已。

这纹，只是不同地方条纹的间距、形状不同而已这种在整个光波叠加区内随处可见干涉条纹的干涉，种在整个光波叠加区内随处可见干涉条纹的干涉，称为称为非定域干涉非定域干涉Ø②在这些干涉装置中，都有限制光束的狭缝或小孔，在这些干涉装置中，都有限制光束的狭缝或小孔，因而干涉条纹的因而干涉条纹的强度很弱强度很弱，以致于在实际上难以应，以致于在实际上难以应用1．分波面法双光束干涉．分波面法双光束干涉Ø③当用白光进行干涉实验时，由于干涉条纹的光强当用白光进行干涉实验时，由于干涉条纹的光强极值条件与波长有关，除了极值条件与波长有关，除了m = 0 的条纹仍是白光以的条纹仍是白光以外，其它级次的干涉条统均为不同颜色（对应着不同外，其它级次的干涉条统均为不同颜色（对应着不同波长）分离的彩色条纹波长）分离的彩色条纹白光入射的杨氏双缝干涉照片白光入射的杨氏双缝干涉照片1．分波面法双光束干涉．分波面法双光束干涉例题例题 2-1 如图所示，利用干涉现象测定气体的折射如图所示，利用干涉现象测定气体的折射率当薄壁容器中充入待测气体并排除空气时，干率当薄壁容器中充入待测气体并排除空气时，干涉条纹就会发生移动，由干涉条纹的移动情况就可涉条纹就会发生移动，由干涉条纹的移动情况就可以测定容器中气体的折射率以测定容器中气体的折射率 SS1S2q2rPqsind=SS1S2S1Oq d2r1r1r12rPqsind=qsind=qsind=xSS2DR1R2lQ2n解：解：(1) 设薄壁容器中充入空气时，零级条纹出现设薄壁容器中充入空气时，零级条纹出现在在 O 点，而充入待测气体时，零级条纹出现于点，而充入待测气体时，零级条纹出现于 P 点。

此时的光程差点此时的光程差 问：问：(1) 当待测气体的折射率大于空气的折射率时，当待测气体的折射率大于空气的折射率时，干涉条纹应如何移动？干涉条纹应如何移动？ (2) 设设 l ，条纹移动，条纹移动 20 条，光波的波长为条，光波的波长为 5893Å，，空气的折射率为空气的折射率为 n ，求待测气体的折射率求待测气体的折射率 零级条纹出现条件是零级条纹出现条件是 即即 考虑到考虑到 于是，零级条纹（因而所有条纹）应当上移于是，零级条纹（因而所有条纹）应当上移 (2) 考察屏幕上的一个固定点移动一个条纹，表明光考察屏幕上的一个固定点移动一个条纹，表明光程差相差一个波长，因此程差相差一个波长，因此 进而可得进而可得 例题例题 2-2 用单色光做杨氏干涉实验时，如果把两个用单色光做杨氏干涉实验时，如果把两个等宽狭缝中的一个加宽一倍，干涉条纹会发生什么等宽狭缝中的一个加宽一倍，干涉条纹会发生什么变化？给出此时的相干度变化？给出此时的相干度解：解： 两个狭缝相同时，相干度为两个狭缝相同时，相干度为使一个狭缝加宽一倍，振幅变为原来的使一个狭缝加宽一倍，振幅变为原来的 2 倍，光强倍，光强变为原来的变为原来的 4 倍，相干度为倍，相干度为因此干涉图样可见度变低。

因此干涉图样可见度变低。