光的干涉01课件.ppt

§1—3 由单色波迭加所形成的干涉花样 一、相位差和光程差 S1 S2 P S1 S2 P 1.相位差 2.光程差 光程 S1 S2 P 当 二、干涉花样的形成 （一）P点合振动的相对强度 ?2 ?1 ?? A A2 A1 取 1．当 j = 0、 、 …… j = 0、 、 …… P点的光程差等于 的偶数倍时，两波叠加后强度最大，称干涉相长 2．当 j = 0、 、 …… P点的光程差等于 的奇数倍时，两波叠加后强度最小，称干涉相消 3．当 j = 0、 、 …… j — 干涉级，因 j 从 0 开始 有 m 个条纹，其级数应为 j = m – 1 （二）干涉花样的分析 1．花样的定性分析 S1 S2 Z 光的干涉 光的干涉 主要内容 §1.1 波动独立性、叠加性和相干性 §1.2 由单色波叠加形成的干涉图样 §1.3 分波面双光束干涉 §1.4 干涉条纹的可见度 光波的时间相干性和 空间相干性 §1.5 菲涅耳公式 §1.6 分振幅薄膜干涉（一）——等倾干涉 §1.7 分振幅薄膜干涉（二）——等厚干涉 §1.8 迈克耳孙干涉仪 §1.9 法布里－泊罗干涉仪 多光束干涉 §1.10 光的干涉应用举例 牛顿环 本 章 概 述 ▲ 光的电磁理论（§1-1） 明确光是电磁波，产生光效应的是电场强度矢量。 ▲ 波动的特性 （§1-1）讨论波的独立性、迭加性、相干性 。 ▲ 光的干涉 （§1-2—§1-7） ▲ 干涉的应用 （§1-8—§1-10）干涉仪和其他应用。 ▲ 附录 计算方法和公式的推导。 相干光的获得 分波面 分振幅 几种重要的干涉实验 分振动面（第五章） 教学目标： 1、理解相干光的条件以及获得相干光的方法； 2、掌握光程、光程差和干涉条纹的条件。理解半波损失的产生； 3、掌握杨氏实验的装置、实验现象、条纹间距计算公式。 4、掌握等倾干涉和等厚干涉的干涉条纹的主要规律及其应用； 5、掌握牛顿环和迈克耳逊干涉仪的构造和原理及其相关计算； 本节主要内容 §1─1 光的电磁理论 一、光是一定频率的电磁波 二、电磁波的传播速度和折射率 三、电磁波的性质 四、光的强度 §1─2波动的独立性、叠加性和相干性 一、机械波的独立性和叠加性 二、干涉现象是波动的特性 三、相干与不相干叠加 §1—3 由单色波迭加所形成的干涉花样 一、相位差和光程差 二、干涉图样的形成 §1-1 光的电磁理论 一、光是一定频率的电磁波 自由空间的麦克斯韦方程组： 真空中物质方程： 自由空间电磁场的波动方程为： 光是某一波段范围的电磁波。 电磁波谱 线频率 v 与波长 l 的关系: ----真空中的光速 410 紫 440 蓝 460 青 550 绿 570 黄 610 橙 660 红 波长范围/nm 中心波长/nm 中心频率/Hz 颜色 单色光频率、波长对应表 可见光对应的电磁波段： 波长：390 nm ── 760nm 频率：7.5×1014Hz —— 4.1×1014Hz 二、电磁波的传播速度和折射率 介质中电磁波波速 透明介质中： 三、电磁波的性质 1．电磁波是横波—电场 和磁场 总是垂直于波的传播方向。 E H 2．电场总是垂直于磁场。 3． 总是给出波的传播方向。 4．两种场总以相同的频率变化，且彼此同相（同步）。 E H 平均能流密度 在光波段，介质分子的磁化机构几乎冻结， 磁导率 则光强与电磁场振幅的关系为： 能流密度的平均值正比于电矢量振幅的平方? 四、光的强度（辐照度） 讨论： （1）如果在同一种介质中研究光强的空间分布，则定义光强： ……相对强度 （2）如果在不同介质中比较光强，则有 §1─2 波动的独立性、叠加性和相干性 一、机械波的独立性和叠加性 1．独立性 2．叠加性： 3．波的干涉： 如两波频率相同，在观察时间内振动不中断，且在相遇 处振动方向几乎沿同一直线，则迭加后产生的合振动可 能在有些地方加强有些地方减弱，这一强度按空间周期 性变化的现象称为干涉。 干涉：在波的叠加区域内，强度按空间周期性变 化的现象称为干涉。 干涉花样：各点的振动强度的一定的非均匀分布 的整体图像称为干涉花样。 杨氏干涉花样 等厚干涉花样