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光的干涉2013浅析.ppt

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解:显然有: 解: 由于镜面的反射使反射光出现半波损失,因而在屏幕E上原来的明条纹会变成暗条纹,原来的暗条纹变成了明条纹. D/N 解:在介质中时: 0.75 n 13-3 光程与光程差 干涉现象决定于两束相干光的位相差 两束相干光通过不同的介质时,位相差不能单纯由几何路程差决定。 光在介质中传播几何路程为r时,相应的位相变化为 在折射率为n 的介质中光波波长为: 即光在介质中传播r 距离与在真空中传播nr 的距离产生相同的相位差 即:光程这个概念可将光在介质中走过的路程,折算为光在真空中的路程.因而通过比较不同介质中的光程即可确定位相间的关系。 定义:光在介质中传播的距离r与介质折射率n的乘积nr为光程 如右图中两光源的初相相同,则两光源在P点处引起的振动的相位差为: 光程差 光在真空中的波长 两同位相相干光源的干涉条件为: 当光在不同的介质中传播时,其总的光程为: 如图,当在真空中相距 r 的两点间加入一厚度为d、折射率为n的介质时 r d n 则光程变为: 即当在真空中相距 r 的两点间加入一厚度为d、折射率为n的介质时, 光程增加了(n-1)d 不同光线通过透镜要改变传播方向, 会不会引起附加光程差? A、B、C 的位相相同,在F点会聚,互相加强 A、B、C 各点到F点的光程都相等。 AaF比BbF经过的几何路程长,但BbF在透镜中经过的路程比AaF长,透镜折射率大于1,折算成光程, AaF的光程与BbF的光程相等。 解 释 使用透镜不会引起各相干光之间的附加光程差。 问:原来的零级条纹向哪移动?若移至原来的第 k 级明条纹处,其厚度 h 为多少? 例 、已知:S2 缝上覆盖的介质厚度为 h ,折射率为 n ,设入射光的波长为? 解:在S2缝上覆盖介质后这条光路上附加的光程为: 所以零级明条纹下移 原来 k 级明条纹位置满足: 有介质时零级明条纹移到原来第 k 级处,它必须同时满足: 解:在介质中时: r2 r1 1.33 1.33 利用薄膜上、下两个表面对入射光的反射和折射,可在反射方向(或透射方向)获得相干光束。 一、薄膜干涉 在一均匀透明介质n1中放入上下表面平行,厚度为e 的均匀介质n2(n1),用扩展光源照射薄膜,其反射和透射光如图所示 13-4 薄膜干涉 a1 a2 a 光线a2与光线 a1的光程差为: 半波损失 由折射定律和几何关系可得出: a1 a2 a 反射光干涉条件: 同理可得透射光干涉条件: 对同样的入射光来说,当反射方向干涉加强时,在透射方向就干涉减弱。反之亦然.反射光与透射光强度互补. b2 b1 a1 a2 a 讨论: 1. 干涉条件 薄膜 a a1 a2 n1 n2 n3 当光从光疏媒质入射到光密媒质表面反射时无论入射角如何 额外程差的确定 满足n1n2n3(或n1 n2 n3) ? 产生额外程差 满足n1n2n3(或n1 n2 n3) ? 不存在额外程差 二、增透膜和增反膜 增透膜-----利用薄膜上、下表面反射光的光程差符合相消干涉条件来减少反射,从而使透射增强。 增反膜-----利用薄膜上、下表面反射光的光程差满足相长干涉,因此反射光因干涉而加强。 2. 当光线垂直入射时,i=0,则反射光干涉条件变为: 相长 相消 一、光源 13-1 光源 光的相干性 光源的最基本发光单元是分子、原子 ? = (E2-E1)/h E1 E2 能级跃迁辐射 普通光源:自发辐射 独立(不同原子发的光) · · 独立(同一原子先后发的光) 发光的随机性 发光的间歇性 波列 波列长L = ? c 1. 光源的发光机理 可见光频率范围 2. 光的颜色和光谱 可见光波长范围 可见光颜色对照 即波在介质中的波长?n比在真空中的波长?短 光在不同的介质中传播时具有相同的频率,但具有不同的传播速度,光在真空中的传播速度c与在介质中的传播速度u之比称为这种介质的折射率n。 即: 光波是电磁波。 光波中参与与物质相互作用 (感光作用、生理作用)的是 E 矢量,称为光矢量。 E 矢量的振动称为光振动。 3. 光强 在波动光学中,主要讨论的是相对光强,因此在同一介质中直接把光强定义为: 光强:在光学中,通常把平均能流密度称为光强,用 I 表示。 平面电磁波示意图 二、光的相干性 两频率相同,光矢量方向相同的光源在p点相遇 1. 非相干叠加 独立光源的两束光或同一光源的不同部位所发出的光的位相差“瞬息万变”, 叠加后光强等与两光束单独照射时的光强之和,无干涉现象。 2. 相干叠加 满足相干条件的两束光叠加后 位相差恒定,有干涉现象 若 干涉相长 干涉相消 1 分波前的方法 如杨氏干涉 2 分振幅的方法 如等倾

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