第6章光的干涉汇编.ppt

温州大学《大学物理学》教程 在杨氏双缝干涉实验中，用波长为为500 nm的单色光垂直入射到间距为的双缝上。现上缝用折射率为1.5、厚为d的透明薄片遮盖，下缝用同样厚度折射率为1.6的透明薄片遮盖。若第1级明纹移到原中央明纹处，求透明薄片的厚度。 * 第六章 光的干涉 北极光 6.1 光的相干性； 杨氏双缝干涉实验：分波面干涉 6.2 光程与光程差 6.3 薄膜干涉：分振幅干涉 重点内容：光的干涉 6.1 光的相干性 光程 一. 电磁波 1. 电磁波的产生 凡做加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 光：可见光，电磁波中的狭窄波段 颜色： 紫 ~ 红 ? : 400 ~ 760nm ? : 7.69?1014Hz ~ 3.95?1014Hz 二、电磁波谱 将电磁波按频率(或波长)排列起来即形成电磁波谱 光波：交变电磁场在空间传播，电磁波谱的一小部分 光振动： 三、光的电磁理论 光矢量: :引起人眼视觉和底片感光上起主要作用. :大小、方向随时间t 周期性变化 光强: 相对光强： 相干光 四、光波的相干叠加 ? 光强分布： 干涉项 ? 相干条件 振动方向相同 频率相同 相位差恒定 相长 相消 ? 相长 相消 若 与机械波的相同点 五. 光的相干性 1）普通光源的发光机制 能级跃迁 波列 波列长 L = ? c 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 2）. 从普通光源获得相干光 思路： 将同一点光源、某一时刻发出的光分成两束，再引导其相遇叠加。 ? 分波面法: 将同一波面上两不同部分作为相干光源 S* S1 S2 将透明薄膜两个面的反射（透射）光作为相干光源 ? 分振幅法(分振幅 ~ 分能量): 1 2 3 相干条件: 这两束光在相遇区域 　　①振动方向相同； 　　②振动频率相同； 　　③相位相同或相位差保持恒定。 获得相干光源的三种方法: 波阵面分割法;振幅分割法; 激光光源法。 　 六. 光程和光程差 光在真空中的速度 光在介质中的速度 介质中的波长 n 真空 介质的折射率 介质 该光波在此介质中传播 r距离后的相位改变为 真空中光波长 某光波在折射率为 n 的介质中的波动方程为 光程: 介质折射率与光的几何路程之积 = 光程是一个折合量，在相位改变相同的条件下，把光在介质中传播的路程折合为光在真空中传播的相应路程 * P * 问：如图两相干光源光振动相位相同，且 , P 点干涉加强还是减弱 ? 两光源的光波在 P 点的光振动方程 问: 若将这两光源置于右图的介质中, P 点干涉结果是否变化 ? * P * * 相位差 介质中的波长 1) 光程: 介质折射率与光的几何路程之积 = 2）光程差: 两光程之差 光程差 相位差 * P * * 干涉加强 干涉减弱 光程差 相位差 * P * * 物象之间等光程原理 光程1 光程2 光程3 光程1 = 光程2 = 光程3 A B A B 焦平面 透镜不引起附加的光程差 6.4 光的干涉 （分波面法） 1. 杨氏双缝干涉实验 获得相干光的方法 分波面法（杨氏实验) 分振幅法（薄膜干涉) ? 实验现象 一、分波面干涉 光程差为 由几何关系有 两式相减得: 因为 D d ，所以当 x D 时, ，则: 设入射光波长为 干涉相长 干涉相消 明暗条纹位置 ? 明纹中心 暗纹中心 (1) 屏上相邻明条纹中心或相邻暗条纹中心间距为 一系列平行的明暗相间条纹 (4) 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? (3) Δx 正比 ? , D ; 反比 d S * 白光照射双缝: 零级明纹：白色 其余明纹：彩色光谱 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10m. (1) 若屏上第一级干涉明纹到同侧的第四级明纹中心间的 距离为75mm，求单色光的波长; (2) 若入射光的波长为600nm，求相邻两暗纹中心间的距离. 例 1 求 解 (1) (2) 在杨氏双缝装置中，若在下缝后放一折射率为n，厚为l 的透明介质薄片，如图所示． 1）加介质片后两光束到达P点的光程差 例2 求 （1）求两相干光到达屏上任一点P的光程差； （2）分析加介质片前后干涉条纹的变化情况． D O x 解： （2）考虑第k级明纹的位