第一章光的干涉.ppt

目 录 学习指导 第 一 节 第 二 节 第 三 节 第 四 节 第 五 节 第 六 节 第 七 节 第 八 节 第 九 节 第 十 节 第十一节 第一章 光的干涉光的本性是什么？ 波动性：光有干涉、衍射和偏振现象。 粒子性：光电效应和康普顿效应。 二、干涉条纹的形成1、位相差 2、光程差 3、干涉条纹的轮廓 以 r1-r2 为常数的双叶旋转双曲线，而在平面光屏上为一组以强度相等为特征的点的轨迹的双曲线（近似为直线） 4、干涉条纹的光强分布 5、干涉条纹的间距 6、对干涉花样的分析 7、干涉条纹的移动 （2）菲涅耳双面镜实验 4、维纳驻波实验 §1-5 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1、 干涉条纹的可见度 为了描述干涉花样的强弱对比，需要引入可见度（或对比度，反衬度）的概念，其定义为  当 Imin=0，即暗条纹全黑时，V=1，条纹的反差很大，清晰可见； 当 Imax=Imin时，V=0，条纹模糊不清，甚至不可辨认。 二、 光的单色性对干涉条纹可见度的影响 各种波长的光干涉条纹的叠加，当光程差增大到使波长为?- ?/2 的第（k+1）级明纹和波长为?+?/2 的第 k 级明纹正好重合在一起时，条纹的可见度降低，看不到干涉条纹，这时的最大光程差，即为相干长度。 三、时间相干性  光通过相干长度所需要的时间。 四、光源的宽度对干涉条纹可见度的影响 用宽度为a的单色面光源直接照射到双缝上，此光源可看做是由许多垂直底面的线光源组成的，每个线光源的光通过双缝后，在屏上都要产生一套干涉条纹，强度是各套条纹的非相干叠加。 五、空间相干性 L为光源到双缝的距离，d双缝间距，实际上，为了能够看到足够清晰的干涉条纹，对于临界宽度a 0的光源，对应的双缝之间的最大距离为： §1-6 菲涅耳公式（学生课外阅读）一、菲涅耳公式二、半波损失的解释 §1-8 分振幅薄膜干涉—等厚干涉 二、薄膜色 §1-10 法布里—珀罗干涉仪 多光束干涉 二、等振幅多光束干涉 §1-11 干涉现象的一些应用 牛顿环 二、测量长度的微小变化 当M1，M2严格垂直时，M1、M2严格平行，相当于在M1和M2之间形成厚度均匀的空气膜，因此可观察到等倾干涉。 返回 退出 当M1，M2不严格垂直时，M1‘、M2不严格平行，相当于在M1’和M2之间形成厚度不均匀的劈形空气膜，因此可观察到近似等厚干涉。 返回 退出 2、 迈克耳孙干涉条纹 下面仅考虑迈克耳孙等倾干涉产生的干涉条纹。M1和M2形成一等厚的空气层，来自M2与M1的光线2和1与在空气层两表面上反射的光线相类似。在E处观察镜的视场中，可看到同心圆环等倾干涉条纹。 返回 退出 3、条纹的移动 移动反射镜M2，就能看到干涉条纹不断地从圆环中心生长出来或湮没。当M2平移距离时，光线1、2之间的光程差就增加或减小，在观察镜中看到一个条纹移过视场。数出视场中明条纹移动的数目N，就可出计算出M2所移动的距离?L。 返回 退出 二、迈克耳孙干涉仪的应用 1、高精度地测量有关参数 2、测定光谱线的精细结构 返回 退出 例题 把折射率n=1.40的薄膜放入迈克耳逊干涉仪的一臂，如果由此产生了7条条纹的移动，求膜的厚度。 返回 退出 解： 光程的改变量： 例题 返回 退出 一、法布里—珀罗干涉仪 退出 光程差 位相差 设第一束透射光的初位相为0，各束的位相差依次为0，?，2?，3?，…… 退出 返回 振幅以等比级数（公比为?）依次减小（?1），位相以等差级数（公差为?）依次增加。 多束透射光叠加的合振幅为 其中?=A’/A0为反射率 退出 返回 为爱里函数 精细度 反映干涉条纹的细锐程度 退出 返回 2、决定可见度的因素：振幅比、光源的宽度、光源的单色性 返回 退出 V与振幅的关系： 若I0=I1+I2=A12+A22，则 返回 退出 返回 退出 最大光程差与谱线宽度成正比，光源的单色性越好，则产生干涉条纹的最大光程差越大，即光源的相干长度越大。 返回 退出 返回 退出 返回 退出 理论计算出光源的极限宽度为 返回 退出 返回 退出 §1-7 分振幅薄膜干涉—等倾干涉 一 、单色点光源引起的干涉现象 1、光在薄膜中的传播 在一均匀透明折射率为n1的介质中放入上下表面平行、厚度为d 折射率为n2的均匀介质，设n2＞n1。用扩展光源S照射薄