1光的干涉辩析.ppt

第一章 光的干涉 光的电磁理论 波动的独立性、叠加性和相干性 由单色波叠加所形成的干涉图样 分波面双光束干涉 干涉条纹的可见度 菲涅耳公式 分振幅薄膜干涉（一）——等倾干涉 分振幅薄膜干涉（二）——等厚干涉 迈克耳孙干涉仪 法布里珀罗干涉仪 多光束干涉 光的干涉应用举例 牛顿环 附录 一、光的电磁理论 1. 电磁波的传播速度与折射率 2. 光强度 二、波动的独立性、叠加性和相干性 三、由单色波叠加所形成的干涉图样 四、分波面双光束干涉 五、干涉条纹的可见度 六、菲涅耳公式 七、分振幅薄膜干涉（一）——等倾干涉 八、分振幅薄膜干涉（二）——等厚干涉 九、迈克耳孙干涉仪 十、法布里-珀罗干涉仪 多光束干涉 十一、光的干涉应用举例 牛顿环 因此，在垂直和平行于入射面就存在不同的反射率（反射系数），即 只有当入射角很小时， 而当入射角很小时， 即 若把此关系用于空气和玻璃的界面反射时，取 则 各反射光束的相对强度依次减弱，已入射光束ab的强度为1作计算， a1b1只经过一次反射，其相对强度为 a2b2经过两次折射一次反射，其相对强度为 a3b3经过两次折射三次反射，其相对强度为 只有a1b1和a2b2两束的强度相差不大，a2b2以后的各光束强度减弱很快，所以主要是两光束干涉。 d0 S1‘ S1 L2 L1 b a a2 a1 b1 b2 A C n1 B n2 n1 c2 c1 S2‘ S2 P P为一置于透镜L1焦平面上的面光源，S1，S2为其上任意两点，各自发出光束，经薄膜后分别会聚于S1′，S2′形成干涉点。由于众多的点发出的光束有不同的程差，因而各会聚点有不同的光强，若将光强相等的会聚点连结起来，则在L2的焦平面上就会出现按强度分布的明暗条纹。 2、单色发光平面所引起的等倾干涉条纹 ★等倾干涉 由于入射角相同的光经薄膜两表面反射形成的反射光在相遇点有相同的光程差，所以，只要是入射角相同的光就形成同一条纹，故这些倾斜度不同的光束经薄膜反射所形成的干涉图样是一组明暗相间的同心圆环，这种干涉称为等倾干涉 可知，强度相等的点对应相同的光程差，而δ由i1唯一确定，所以，i1相同的点具有相同的光强，从而形成同一级条纹。 定义：由具有相同入射角（或倾角）的光束叠加而形成同一 级条纹的薄膜干涉称为等倾干涉。 干涉条纹形状： 在L2的焦平面上以其焦点为圆心的一组明暗相间的同心圆环。 d0 S1‘ S1 L2 L1 b a a2 a1 b1 b2 A C n1 B n2 n1 c2 c1 S2‘ S2 P S1 S’ S3 G L M F S0 S2 S’’ ★ d0连续增大，条纹向外移动。 干涉图样，中心级数高，外围级数低。 ★ d0↑，条纹变密，光程差表示为微分 ★ d0一定， ， ，d0↑ → 讨论： ★ 对指定j 级条纹（j恒定）在光程差表示式中 ★ d0↑ →cosi2↓，i2↑（条纹向外移动） d0每改变 ,在视场中就能看到一个条纹移 过。因为中心处cosi2=1，由 ，得 由此可知，干涉条纹图样的讨论中。光程差起着决定性的作用。 1、单色点光源引起的干涉现象 我们讨论置于透镜焦平面的点光源发出的光照射到介质薄膜时的一般干涉现象。 点光源S置于透镜L1的焦点处，则平行光束ab沿一定方向照射薄膜，两束反射的平行光束a1b1和a2b2将以不同方向传播。 两束反射光c1和a2通过表面C时的光程差。 作AD 光线c，则 ★ 光程差： （ d0为入射点C的厚度） 由于一般情况下薄膜很薄，且上、下两表面夹角很小，所以，可用等倾干涉的推导方法得： 干涉相长 干涉相消 ★干涉相长、相消的条件 正入射时，i1=0， 干涉相长 亮纹 干涉相消 暗纹 干涉相长 亮纹 干涉相消 暗纹 当入射光和薄膜一定的情况下，λ、n1、n2和i1为常量，光程差δ由d0唯一确定。 d0相同的点δ相等，具有相同的光强，构成同一级条纹。 定义：同一级条纹由具有相同厚度的各点反射光所形成的薄膜干涉，称为等厚干涉。 干涉条纹的特点： A、条纹为一组平行于棱的明暗相间的直线状条纹； B、j=0→d0=0，即零级条纹在棱处，且为暗纹；如右图示。 α d d A dj+1 dj Δd Δl B O ★ 等厚干涉 C、由干涉公式可知：d0↑→j↑，反之， j↓；即d0越大，j越高，反之j越小。