第9章-1-波动光学-干涉.ppt

(一)、光源的发光机制： 杨氏双缝干涉实验装置： 在P点发生干涉相长的条件为 相邻两明纹或暗纹间的距离为： 杨氏双缝干涉条纹的特点： 4.半波损失 §9.1.3 光程 光程差 P368 (一)．劈尖干涉 1.产生明、暗条纹的条件是： (2).测量微小物体的厚度或直径 §9. 3 薄膜干涉: 分振幅法干涉 暗纹中心的位置： 明纹中心的位置： 无零级暗纹！ k 称为干涉条纹的级次 P S D x O d 干涉条纹 k = 0 k = 1 k = 1 k = 2 k = 2 零级明条纹 +1级明条纹 -1级明条纹 -2级明条纹 +2级明条纹 例 第5级暗纹的坐标： 1. 屏幕中心为零级亮条纹，两侧为平行等间距的明暗相间的直条纹； 4. 当D 、?一定时，Δx与d成反比，d越小，条纹分辨越清。 3. 干涉条纹不仅出现在屏上，凡是两光束重叠的区域都存在干涉，故杨氏双缝干涉属于非定域干涉。 2. 条纹间距： 应用： 利用干涉条纹间距，测量未知光波的波长; k=0 x 0 5. Δx与?成正比，用白光做光源时，除中央明纹是白光外，其它各级条纹是彩色条纹，紫在内红在外； 6.λ1与 λ2为整数比时，某些级次的条纹发生重叠。 k1λ1=k2λ2，高级次的条纹发生交叠而模糊不清。 白光入射的杨氏双缝干涉照片 红光入射的杨氏双缝干涉照片 例题：在双缝干涉实验中，所用光的波长为587.6nm 双缝与屏的间距D=2.25m，屏幕上产生的条纹间距为0.50mm，求双缝间距d=多少？ 解： 杨氏双缝干涉, 要求明确以下问题： 1、如何获得的相干光； 2、明、暗纹条件； 3、干涉条纹特点： 形状、 间距、 级次位置分布； 一定时，若 变化，则 将怎样变化？ 1） 讨论 条纹间距: λ=700nm 550nm 400nm 2） 条纹间距 与 的关系如何？ 一定时， 条纹间距: P 二. 双 镜 三 . 劳埃镜实验 P M L 半波损失 注意 光在界面反射时相位发生突变的现象,称为半波损失现象; (1 ) 当光从折射率大的光密介质， 入射于折射率小的光疏介质 时，反射光没有半波损失。 (2) 当光从折射率小的光疏介质， 正入射或掠入射于折射率大的光 密介质时，则反射光有半波损失。 有半波损失 没有半波损失 洛埃镜实验 当屏幕W移至B处，从S1 和 S2到B点的光程差为零，但实验观察到暗条纹，验证了反射时有半波损失存在，反射光具有?的相位突变。 光栏 光在真空中的波长?，速度c，在折射率为n1的介质中的波长为λ1，速度为?1，则： P S1 S2 r1 n1 r2 n2 由此可知：相位差不只由几何路程之差 (r2－r1) 决定，而决定于 (n2 r2－ n1r1) 。 一、光程差 ——叫光程差 光程：光在某一媒质中行进的几何路程r与该媒质的折射率n的乘积nr叫做光程。 ——相位差与光程差的关系 由此统一后，相干公式中的波长都是真空中的波长。 如图：两列长度有限的相干波传递到媒质中一点，应满足什么条件才肯定会干涉？ 满足的条件：光程差不能太大； 把能够产生干涉现象的最大光程差称为‘相干长度’。 显然，相干长度等于一个波列的长度。 不相遇 例如：光程差的计算 例1、 杨氏双缝干涉实验中，若在下缝S2盖住一均匀介质，折射率为n(1)，厚度为t，则中央明纹向 平移， 若所用波长为 550nm, 中央明纹将被第六级明纹取代，设t=5.5μm, 折射率为 。 下 1.6 t n r r S1 S2 O P378 ※※※例题9-1 杨氏双缝干涉实验中，双缝间距为0.45 mm，所用波长为 540nm的光照射，(1) 要使光屏上条纹间距为1.2mm，光屏距离双缝多远？(2)若用折射率为1.5，厚度为9.0 ?m的薄玻璃片盖住S2缝，则干涉条纹如何变化？中央明纹如何平移？ 干涉条纹整体向下平移10mm; 解：中央明纹对应：?＝0 t n r1 r2 x o 中央明纹 x =-10 mm S1 S2 §9. 3 薄膜干涉: 分振幅法干涉 分振幅法 ① ② 薄膜指：油膜、肥皂膜、夹在两块玻璃板之间的空气薄层或其它流体薄层。 “薄”是关键！ 薄膜的两个表面是相互平行的平面，叫平行平面膜。 薄膜的两个表面互成一个小角度时，叫劈形膜或劈尖 非平行膜等厚干涉 平面劈尖 (一)．劈尖干涉 设有两块平面玻璃片，一端接触，另一端用一薄片隔开，两玻璃片之间形成劈尖状空气层———空气劈