1.3_分波面双光束.pptVIP

例 2 用云母片（ n = 1.58 ）覆盖在杨氏双缝的一条缝上，这时屏上的零级明纹移到原来的第 7 级明纹处。若光波波长为 550 nm ，求云母片的厚度。 * * S1 S2 P P0 r1 r2 r0 C y d E ①明暗条纹的条件 相长条件 (k = 0,1,2,...) 相消条件 (k = 1,2,3...) ②明暗纹位置： 明条纹中心位置 暗条纹中心位置 k 称为条纹级数，式中的±号表明干涉条纹在点P0的两边对称分布， k=0,谓之中央明纹。 ③两相邻明（暗）纹间距： * 1.3 分波面双光束干涉 光学 一、光源的发光机制 通常情况下，当两个光源同时照明同一区域时，观察不到干涉图样，说明通常两个独立的普通光源之间的叠加是非相干叠加，即它们是非相干光源。为什么普通的独立光源是非相干光源呢？这是由它们的发光机制决定的。 1.3 分波面双光束干涉 光学 凡能发光的物体称为光源。光源的最基本发光单元是分子、原子。 光源的发光机理 原子能级及发光跃迁 基态 激发态 ? = ΔE/h 能级跃迁辐射 波列 L 波列长 L = ? c 相干时间 ? 1.3 分波面双光束干涉 光学 1）普通光源: 自发辐射 不同原子，同一时刻发出的光波列独立 · · 同一原子，不同时刻发出的光波列独立 分子或原子，间歇地向外发光，发光时间极短，仅持续大约10－8 s，因而它们发出的光波是在时间上很短、在空间中为有限长的一串串波列。 1.3 分波面双光束干涉 光学 E1 E2 ? ? ? = (E2-E1)/h ? 可以实现光放大;单色性好;相干性好。 完全一样 2）激光光源：受激辐射 受激辐射的两光子频率、位相、振动方向、传播方向完全相同。 机械波源：振动是连续的，是位移的振动 本质上 光源：物质原子或分子辐射引起，辐射不连续的 二、光源和机械波源的区别 机械波源：容易实现干涉 表面上 光源：难于观察到干涉现象 1.3 分波面双光束干涉 光学 三、获得稳定干涉图样的条件和方法 1.3 分波面双光束干涉 光学 分波阵面法 * 光源 相干光的产生： 分振幅法 ①原则：将同一光源同一点发出的光波列，即某个原子某次发出的光波列分成两束，使其经历不同的路径之后相遇叠加。 ②方法： 杨氏双缝干涉，菲涅耳双面镜，洛埃镜 薄膜干涉（劈尖干涉，牛顿环） 四、分波面干涉的特殊装置和典型实验 1.3 分波面双光束干涉 光学 1. 杨氏双缝干涉实验 1801年，英国人托马斯?杨首次从实验获得了两列相干的光波，观察到了光的干涉现象。 装置与现象 这两列波在空间发生重叠而产生干涉，在屏幕上出现明暗相间的条纹(平行于缝s1和s2)。 装置的尺度 S1 和 S2 面积相等， d：10-4米量级, 孔直径：10 -5 ～10 -4 米量级， 整个装置对称. r0 ：米量级， 1.3 分波面双光束干涉 光学 S d r0 1.3 分波面双光束干涉 光学 两光波在P点的光程差： 相位差： 屏上光强分布: 若光强 则光强分布： 条纹间距： 光强分布曲线 ?? -4? -3? -2? -? 0 ? 2? 3? 4? 1.3 分波面双光束干涉 光学 1.3 分波面双光束干涉 光学 　　若将小孔改为狭缝，除了明条纹更加明亮外，条纹会在缝长方向上加长．在? 、r0、d 不变的情况下，条纹的位置和宽度不变． 2. 菲涅耳双面镜 1.3 分波面双光束干涉 光学 ? 屏幕 ? ? ?? ? 干涉区 1.3 分波面双光束干涉 光学 条纹间距: 若以激光器作为光源，由于近于平行光，即相当于S位于无穷远，r?? 。则条纹间距为： 对于He-Ne激光，当???????时 即每毫米内有210条亮纹或暗纹。 1.3 分波面双光束干涉 光学 3. 劳埃德（洛埃）镜 条纹间距 P M L 干涉区 劳埃德镜实验有一个特点，当观察屏与平板反射玻璃的一端接触时，接触点处是一个暗条纹。 这一变化必然是在反射过程中发生的。因为光在充满均匀物质或真空中前进时，不可中途无辜发生这种变化。反射仅在玻璃上表面发生。 而且根据光程差的计算，应出现强度最大值（明条纹）的地方，实际观察到的都是暗条纹（最小值）。而应该出现最小值的地方实际观察到的却是亮条纹。 因此光波的振动必然在这里突然改变了相位，这可