19光源光的单色性和相干性双缝干涉洛埃镜概述.ppt

第13章 波动光学基础 §13.1 光是电磁波 一. 电磁波 1. 电磁波的产生 凡做变速运动的电荷都是电磁波的波源 例如：天线中的振荡电流 分子或原子中电荷的振动 2. 对电磁波 平面简谐电磁波的性质 (1) (2) 电磁波是横波 ? 的描述（平面简谐波） 和 传播速度相同、 相位相同 (3) 波速 (4) 电磁波具有波的共性 ——在介质分界面处有反射和折射 真空中 折射率 电磁波在真空中传播速率 c 与在某种介质中的传播速率 u之比称为该介质的折射率 (5) 波的强度 二. 光是电磁波 430 455~390 紫 460 470~455 兰 480 492~470 青 540 577~492 绿 570 597~577 黄 610 622~597 橙 660 760~622 红 中心波长 (nm) 频率(Hz) 波长(nm) 光色 可见光七彩颜色的波长和频率范围 §13.2 光源 光波的叠加 一. 光源 (1) 热辐射 (2) 电致发光 (3) 光致发光 (4) 化学发光 能级跃迁 波列 波列长 L = ? c 自发辐射 非相干(不同原子发的光) 非相干(同一原子先后发的光) . . 自发辐射 E2 E1 (5) 同步辐射光源 (6) 激光光源 受激辐射 二.单色光 包含多种频率的光 —— 复色光 具有单一频率的光 —— 单色光 严格的单色光是不存在的，任何光源发出的光波都有一定的频率范围，当Δλ较小时可以认为是单色光 —— 准单色光 获得单色光的方法 ① 棱镜色散 ② 滤光片 ③ 单色光源 ④ 激光 · 三.光波的叠加 光强 P 1 2 r1 r2 · · 当干涉项 , 非相干叠加 , 相干叠加 当干涉项 讨论 1.非相干叠加 (1) (2) 不恒定 (3) 非相干叠加时 (1) 相长干涉（明） (2) 相消干涉（暗） 2.相干叠加 如果 如果 相干条件:(1)频率相同(2)相位差恒定(3)光矢量振动方向平行 §13.3 获得相干光的方法 杨氏实验 获得相干光的方法 1. 分波阵面法（杨氏实验) 2. 分振幅法（薄膜干涉) 分波阵面 s 1 s 2 P s 1 2 n 1 n 2 n 3 分振幅 （分波阵面法） 一. 杨氏实验 明条纹位置 明条纹位置 明条纹位置 ? 实验现象 ? 理论分析 很小 光强极小 光强极大位置 光强极大 光强极小位置 光强分布 ? 光强极大位置 光强极小位置 平行的等间距的明暗相间的条纹 (1) 屏上相邻明条纹中心或相邻暗条纹中心间距为 (3) 当用白光作为光源时，在零级白色中央条纹两边对称地排列着几条彩色条纹 讨论 (2) 已知 d , D 及Δx,可测? I k 0 1 2 -1 -2 4I0 x 0 x1 x2 x-2 x-1 (4) 考虑将缝光源垂直于水平轴上、下移动对干涉条纹的影响。 屏 单缝 双缝 S S1 S2 S’ 条纹将向下平移 如图： (5) 考虑将缝光源沿水平轴前后移动对干涉条纹的影响。 条纹分布不变，亮度变化。 二. 洛埃镜 （洛埃镜实验结果与杨氏双缝干涉相似） 接触处, 屏上O 点出现暗条纹 半波损失 相当于入射波与反射波之间附加了一个半波长的波程差 ? 暗纹 明纹 (1) 明纹间距分别为 (2) 双缝间距 d 为 双缝干涉实验中，用钠光灯作单色光源，其波长为589.3 nm，屏与双缝的距离 D=600 mm 解 例 求 (1) d =1.0 mm 和 d =10 mm，两种情况相邻明条纹间距分别为多大？(2) 若相邻条纹的最小分辨距离为 0.065 mm，能分清干涉条纹的双缝间距 d 最大是多少？