大学物理第12章2剖析.ppt

3、为了测量金属丝的直径，把金属丝夹在两块平玻璃之间形成劈尖，用单色光垂直照射，得到等厚干涉条纹。若已知单色光的波长，金属丝与劈间顶点间的距离L=28.880mm，30 条明纹间的距离为4.295mm。求金属丝的直径D？ 解：相邻两条明纹间的间距： 代入数据得 为劈尖角，因为 很小，所以 L D . S 分束镜M 显微镜 o 牛顿环 装置简图 平凸透镜 平晶 用平凸透镜凸球面所反射的光和平晶上表面所反射的光发生干涉，不同的等厚点的轨迹是以接触点O为中心的同心圆环。 (1)实验装置及光路 2、牛顿环 d R l r 干涉条纹 A (2)光程差和明暗条纹条件 K=1,2---- 明环 K=0,1---- 暗环 中心：d= 0, δ=λ/2 暗斑（否则未接触好）。 (3)干涉条纹半径 明环 暗环 （4）牛顿环干涉条纹特点： 干涉条纹是以平凸透镜与平面玻璃板的接触点为圆心，明暗相间的同心圆环，中心为暗点。条纹不等间距，内疏外密。 离圆心越远，光程差增加越快，所看到的牛顿环也变得越来越密。 分振幅法 干涉（相干光源） 分波振面法 杨氏双缝干涉 洛埃德镜 等厚干涉 等倾干涉 薄膜干涉 在光线垂直入射的情况下 1、牛顿环装置中平凸透镜和平板玻璃之间充满某种透明液体。观察到第10级暗环直径由充液前的1.40cm变为1.27cm, 求：此种液体的折射率n。 解：设所用的光的波长为λ。 由暗环半径公式： 故 2、在半径 R2=20m 的凸球形玻璃球面上叠放一个待测的曲率半径为R1的平凸透镜，两球面在C点相接触。用波长5461? 的单色光垂直入射，测得牛顿环的第25个亮环的半径r = 9.444mm。试求平凸透镜的半径 R1 。 解：设第25个亮环所对应的空气劈尖的厚度为d 。则满足以下关系： C O1 R1 R2 r d C O1 R1 R2 r d1 d2 通过C点作两球面的切平面，而 代入已知条件，得： 3、用波长为 的光垂直照射由两块平行玻璃板构成的空气劈尖薄膜，劈尖角度 ，改变劈尖角，相邻两明纹间距缩小了1.0 mm，求劈尖角的改变量。 解：改变之前 改变后： 由上两式，得： 作业 10、14、15 * 引入光程慨念，相位差公式相同。 下面举例说明。 [例]如图，在S2P间插入折射率为n、厚度为d的媒质。 求：光由S1、S2到P的相位差?? 。 * * (equal inclination fringes) * (equal inclination fringes) * * * 复 习 1、光的相干性条件: 2) 两束光在相遇点的光强差别不能太大,否则不能观察到干涉现象。 3) 两束光在相遇点的光程差不能太大（否则两相干波列无法相遇） 1)相干波相干条件： 同频率、同振动方向、在相遇点相位差恒定为相干光。 2、杨氏双缝干涉明、暗条纹位置 1）明条纹位置 当 时, 产生明纹 当k=0时,对应O点—中央明纹中心的位置。 明纹位置: 当 时产生暗条纹 暗条纹位置: 2）暗条纹的位置 1、在双缝干涉实验中, 所用光的波长 ，双缝与屏的距离为D=300mm；双缝间距d=0.134mm, 则中央明纹两侧的两个第三级明纹之间的距离为＿＿＿。 :波程差 其中： 问题：相干光在不同介质中传播时如何计算相位差？ 两相干光在真空（空气）中传播 r1 r2 S1 S2 n1 n2 P §12-4 光程与光程差 一、光程 单色光(?)在真空中的波长： 在介质（折射率为n）中的波长： 光程：将光在介质(n)中通过的路程x折算到同一时间内在真空中所通过的相应路程。 光程定义：光波在介质中经历的几何路程x与此介质折射率n的乘积nx。 连续经过多层媒质的光程: 意义:光在媒质中传播的路程 x 等效于在真空中传播 nx 的路程。 二、光程差 r1 r2 S1 S2 n1 n2 P S1和S2为频率v的相干波源，初相位相同，在p点引起的振动： 相位差和光程差的关系： 光程差： 思考：如果杨氏双缝干涉实验在折射率为（n）的液体中进行，则双缝干涉明、暗条纹位置如何？ 1）明条纹位置 当 时, 产生明纹 明纹位置: 当 时产生暗条纹 暗条纹位置: 2）暗条纹的位置 · S1 S2 r1 r2 d n P 解： 例1 如图，在S2P 间插入折射率为n、厚度为d 的介质。求：光由S1、S2 到 P 的相位差?? 。 2、有两个同相的相干点