2014工程光学第十一章学案.ppt

第十一章  光 的 干 涉; 干涉现象是光波波动性的重要特征 1801年杨氏干涉实验—波动理论—部分相干理论 应用：测量光谱线的细微结构、测量长度 多种干涉装置：杨氏双缝干涉、迈克尔逊干涉仪等;11.1 光波干涉条件和杨氏干涉实验;11.1.1 光的干涉条件;对于两个平面简谐波;干涉条件（必要条件）：; 由上分析可知： 为了获得两相干光波，只能利用同一个光源或者确切地说利用同一个发光原子（一般称发光点）发出的光波，并通过具体的干涉装置使之分成两个光波。 将一个光波分离成两个相干光波，一般有两种方法。 一种方法是让光波通过并排的两个小孔或利用反射和折射方法把光波的波前分割出两个部分，此为分波前法，相应的装置为分波前干涉仪； 另一种方法是利用两个部分反射的表面通过振幅分割产生两个反射光或两透射光波，此为分振幅法，相应的装置为分振幅干涉仪。;11.1.1 光的干涉条件;11.1.1 光的干涉条件;11.1.1 光的干涉条件;光强 I 的强弱取决于光程差;2、光程差D的计算;3、干涉条纹（Interference fringes） 及其意义;用光程差表示：;;Interference fringes;4、干涉条纹的间隔;5、干涉条纹间隔的影响因素;干涉条纹间隔与波长的关系;二、两个点源在空间形成的干涉场;在三维空间中，干涉结果：等光程差面;干涉现象实例;例1：在双缝实验中 ，用波长为? 的光照射双缝 ，通过空气后在屏幕形成干涉条纹，已知P点为第三级明纹， 则 到P点的光程差为多少？若将整个装置放入某种透明液体中， P点为第四级明纹，该液体折射率为多少？;用折射率 n =1.58 的很薄的云母片覆盖在双缝实验中的一条缝上，这时屏上的第七级亮条纹移到原来的零级亮条纹的位置上。如果入射光波长为 550 nm,求此云母片的厚度是多少？;11.2 干涉条纹的可见度 The visibility (contrast) of interference fringes; 振动方向不完全相同时： 图11-3（b） 图11-3（c）;光强与可见度的关系：;二、光源非单色性 对干涉条纹可见度的影响;讨论：;时间相干性：若同一光源在相干时间内发出的光经过不同的路径在空间相遇时，能够产生干涉，则称光具有时间相干性。(光程差存在条件下产生干涉) 相干时间 ?t：光通过相干长度所需的时间。（光波谱宽）;二、光源非单色性 对干涉条纹可见度的影响;三、光源大小对干涉条纹可见度的影响;P;三、光源大小对干涉条纹可见度的影响;讨论：;空间相干性（Spatial Coherence );θ1;分光性质：振幅分割 工作原理： 两个干涉的点源： 两个反射面对S点的像S1和S2;11.3 平板的双光束干涉;1.条纹定域：能够得到清晰干涉条纹的区域。;2.平板干涉的优点，取 ，用面光源。;11.3.2 等倾干涉 ;n;11.3.2 等倾干涉 ;11.3.2 等倾干涉 ;2.等倾干涉装置 注意：采用扩展光源，条纹域在无穷远。条纹成象在透镜的焦平面上。 ;11.3.2 等倾干涉 ;11.3.2 等倾干涉 ;11.3.2 等倾干涉 ; 如果考虑暗环 设2nh=m0λ 则 从中心往外数，第N个暗环的级数为m=m0-N ;（3）相邻条纹间距;中央条纹宽，边缘条纹窄。;1、楔形平板干涉;3）楔板的角度越小，定域面离板越远，当平行时，定域面在无限远处； 4）在实际工作中，?不一定为0，干涉条纹不只局限于定域面上，而是在定域面前后一定范围内可以看到干涉条纹，这个区域称为定域深度。 5）条纹观察：定域面随系统不同而不同。由于人眼有自动调焦功能，观察比仪器方便。; 楔形平板的干涉;垂直入射时，光程差是厚度 h 的函数，在同一厚度的位置形成同一级条纹。;（1）;图11-17 S1: S2：;Dh;a;用劈形膜干涉方法可检验工件表面的平整度。图为工件表面不平整时的干涉条纹。;2、牛顿环;2、牛顿环;1）干涉仪结构 ?分光板和补偿板 ?平面反射镜 ?干涉原理;11.4 平板干涉的应用;11.4 平板干涉的应用;11.4 平板干涉的应用;1、迈克尔逊干涉仪 ;2、泰曼-格林干涉仪;3 马赫-曾德干涉仪;3 马赫-曾德干涉仪;11.5 平行平板的多光束干涉及其应用;;;;;;;结论：反射光干涉场与透射光干涉场亮暗条纹互补。 反射场干涉条纹对比度好。 透射场的亮条纹亮。;在不同反射率条件下，透射光条纹的强度分布曲线;;;;二、法布里－泊罗干涉仪（Fabry-Perot interf