《第1章光的干涉.ppt

第1章 光的干涉Chap. 1 Interference of Light 可见光在电磁波谱中只占很小的一部分，波长在 390~760 nm 的狭窄范围以内,频率：7.5×1014 ~4.1×1014 Hz 。 电磁波波谱 光速就是电磁波的传播速度。 光波中的振动矢量通常指的是电场强度 对人的眼睛或感光仪器起作用的是电场强度 3）相干条件：频率相同 ，振动方向相同，相位差恒定。 1.2 由单色波叠加所形成的干涉图样 一、相位差和光程差： 杨氏双孔实验的空间光强分布 1.3 分波面双光束干涉 一、 光源和机械波源的区别 1. 2. 机械波源：振源 3. 区别 二 . 杨氏双缝实验 1. 实验装置 单色光的杨氏双缝干涉实验条纹 双光束干涉光强分布 三. 菲涅尔双面镜： 装置：两块平面反射镜有一极小的夹角q°. 条纹间距： 四.劳埃德镜 装置：一块下面涂黑的平玻璃板。 半波损失：l/2 (光疏至光密, 掠射, 反射光相对入射光) 光程差：　　　 条纹特点：Ｍ`处为暗纹，干涉条纹仅在Ｍ`一侧 （无损则应为亮纹） 五. 维纳驻波实验： 光从光疏至光密,垂直入射时,反射光相对入射光也会产生 “半波损失” 。 入射光在光疏介质(n1小)中前进, 遇到光密介质(n2大)时, 在掠射或正射时,在反射过程中产生半波损失. n1n2时不产生半波损失. 折射光不会产生半波损失. 1.4 干涉条纹的可见度 光波的时间相干性和空间相干性 一、干涉条纹的可见度（对比度、反衬度） 影响因素很多，主要是振幅比。 二、 光源的非单色性对干涉条纹的影响 当波长为（?＋??）的第j级与波长为?的第（ｊ+1）级条纹重合时，Ｖ→０。 即：?＝（j+1）?=（?+??）j ， j = ? /?? 三、 时间相干性 观察到干涉条纹时,最大光程差不能大于波列的长度L： 四、光源的线度对干涉条纹的影响　 五、空间相干性——横向相干性 1.5 菲涅耳公式 菲涅耳公式 常见的分振幅干涉现象 单色点光源引起的干涉 二、单色发光平面所引起的等倾干涉条纹 [例1-2] 如图所示的是集成光学中的劈状薄膜光耦合器。它由沉积在玻璃衬底上的Ta2O5薄膜构成，薄膜劈形端从a到b厚度逐渐减小到零。能量由薄膜耦合到衬底中。为了检测薄膜的厚度，以波长为632.8nm的氦—氖激光垂直投射，观察到薄膜劈形端共展现15条暗纹，而且a处对应一条暗纹。Ta2O5对632.8nm激光的折射率为2.20，试问Ta2O5薄膜的厚度为多少? 例1.3 现有两块折射率分别为1.45和1.62的玻璃板，使其一端相接触，形成夹角a=6’ 的尖劈。将波长为 550 nm 的单色光垂直投射在劈上，并在上方观察劈的干涉条纹。 （1）试求条纹间距； （2）若将整个劈浸入折射率为 1.52 的杉木油中，则条纹的间距变成多少？ （3）定性说明当劈浸入油中后，干涉条纹将如何变化？ 竖直放置的肥皂膜的薄层色 1-8 迈克尔逊干涉仪 迈克耳孙干涉仪的等倾干涉花样 4.迈氏干涉仪的应用 迈克耳孙干涉仪的主要优点是它光路的两臂分的很开，便于在光路中安置被测量的样品.而且两束相干光的光程差可由移动一个反射镜来改变，调节十分容易，测量结果可以精确到与波长相比拟。所以应用广泛。 它可用于精密测定样品长度和媒质折射率，研究光谱的精密结构等。现在迈克耳孙干涉仪的各种变型很多，它们在光学仪器制造工作中常用于对平板、棱镜、反射镜、透镜等各种元件作质量检测。 应用一 1892年，迈克耳孙用他的干涉仪最先以光的波长测定了国际标准米尺的长度。用镉蒸汽在放电管中发出的红色谱线来量度米尺的长度，在温度为15℃,压强为1atm的干燥空气中，测得1m=1553，163.5倍红色镉光波长，或：红色镉光波长λ0=643.8472（nm） 应用二：测空气折射率 使小气室的气压变化△P ，从而使气体折射率改变△n ，（因而光经小气室的光程变化2D △n ），引起干涉条纹“吞”或“吐” △ N条。则有: 2D︱△n︱= △N λ ︱△n︱=△N λ /2D ① 理论证明，在温度和湿度一定的条件下，当气压不太大时，气体折射率的变化量△