第22章光的干涉课件.ppt

* 把相位相同的虚光源S1、S2比作杨氏双缝装置中的两条狭缝，那么，杨氏双缝干涉公式就可以用于菲涅耳双面镜干涉，只是 d≈2rtan? ≈2rsin? ≈2r?, r=S1C=S2C=SC为光源到两镜面交点C的距离，而D=r+l. * * 在光的干涉和衍射中常用到透镜。透镜成象, 象点是亮点，说明光线是同相叠加，即在焦点处各光线是同相位的。由于平行光的波阵面与光线垂直，所以从垂直入射平行光束的任一平面到会聚点，各光线之间的光程差为零（等光程原理）。使用透镜不会产生附加的光程差。 路程（波程）不同，但光程相同。解释：如下图：AaF、CcF在空气BbF透镜的折射率大于真空中的折射率， * * * 解 相邻两条明纹间的间距 其间空气层的厚度相差为?/2于是 其中?为劈间尖的交角，因为? 很小，所以 代入数据得 例3、有一玻璃劈尖，放在空气中，劈尖夹角? = 8?10-5弧度.波长?= 0.589?m的单色光垂直入射时，测得干涉条纹的宽度为l = 2.4mm，求玻璃的折射率。 解： 检查平面 待测平面? 据纹路弯曲方向说明工件表面凹还是凸 说明纹路深度? 所以: a b ?h b a ?h ek-1 ek . S 分束镜M 显微镜 o 牛顿环 装置简图 平凸透镜 平晶 三、牛顿环 （1）牛顿环实验装置及光路 牛顿环干涉是一系列明暗相间的、内疏外密的同心圆环。 牛顿环中心处的空气层厚度e = 0，实验中看到该处为一暗斑，说明反射光在该处存在半波损失。 ? = 2e + ? /2 e A 1 2 (2) 光程差 (3)明暗条纹的判据： r (4)牛顿环半径公式： 明环 暗环 r R e 略去 牛顿环半径公式： 明环 暗环 r 牛顿环半径公式的推导 测波长λ、平凸玻璃曲率半径 R 两式相减 已知? , 测出N、 rk+N、 rk， 可得R 。 已知R，测出N 、 rk+N、rk，可得λ。 (5)应用 例题: 用紫光照射，借助低倍测量显微镜测得由中心往外数第 k 级明环的半径： 从 k 级往上数第16个明环半径：　　　　　 平凸透镜的曲率半径 R = 2.50 m求：紫光的波长？ 解：根据明环半径公式： 一、等倾干涉装置 *§22.7 薄膜干涉(二)---等倾干涉 * 干涉图样是由明暗相间的同心圆环组成． 干涉图样 n1 n2 n3 i a a’ b’ A B C e L f o e n? n? n n? A C D S · · · r P rk环 i 2 1 · · r P rk环 i 2 1 · B 光束aa’、ab’的光程差为： n1 n2 n3 i a a’ b’ A B C e D · 考虑折射定律 或 得 二、等倾干涉的原理 1） 对于透射光： 2） 垂直入射时： 3） 光程差 是入射角i的函数，这意味着对于同一级条纹具有相同的倾角，故这种干涉称为等倾干涉。 讨 论： 明纹 暗纹 倾角i相同的光线对应同一条干涉条纹。 4) 点光源照明时的干涉条纹分析 L f o e n? n? n n? A C D S · · · r P rk环 i 2 1 · · r P rk环 i 2 1 · B 形状: 条纹特点: 一系列同心圆环 条纹间隔分布: 内疏外密 条纹级次分布: 波长对条纹的影响： 膜厚变化时,条纹的移动： e 一定时， 等倾条纹 * S 1 单 色 光 源 e n 1 n 2 n 1 n 2 n 1 屏 薄膜 透镜 * * 面光源 （5）面光源上每一点发出的光都要产生一组相应的干涉环纹. 面光源上不同点发出有相同倾角的光线，所形成的干涉环纹都重叠在一起；面光源使干涉条纹更加明亮。000000 迈克耳逊 一、装置 §22.8 迈克耳逊干涉仪 迈克耳逊干涉仪 单色光源 反射镜 反射镜 与 成 角 补偿板 分光板 移动导轨 二、结构及光路 反射镜 反射镜 单色光源 光程差 的像 当 不垂直于 时，可形成劈尖型等厚干涉条纹. 反射镜 反射镜 单色光源 干涉条纹移动数目 三、迈克尔孙干涉仪的主要特性 两相干光束在空间完全分开，并可用移动反射镜或在光路中加入介质片的方法改变两光束的光程差. 移动距离 移动反