三章 光的干涉0.pptVIP

第三章 光的干涉 3.1 光的电磁理论 3.2 波动的独立性、叠加性和相干性 3.3 由单色波叠加所形成的干涉图样 3.4 分波面双光束干涉 3.5 干涉条纹的可见度、光波的时间相干性和空间相干性 3.6 菲涅耳公式 3.7 分振幅薄膜干涉（一） ——等倾干涉 3.8 分振幅薄膜干涉（二） ——等厚干涉 3.9 迈克耳孙干涉仪 3.10 法布里 ——珀罗干涉仪 多光束干涉 3.11 干涉现象的一些应用 牛顿环 三、空间相干性 1. 光源的线度对干涉条纹的影响 y I 合成光强 0N ?y +1L 0M 0L -1N S1 d /2 S2 R D 光源宽度为 b L ? 0M 0L I 非相干叠加 +1L 2. 极限宽度 当光源宽度b增大到某个宽度b0时， 一级明纹： 纹刚好消失， D d： R b0 , d： 干涉条 b0就称为光源的极限宽度。 0 · ? ? r?2 单色光源 x +1L r?1 ?? △y / 2 d ? r0 r′0 r2 r1 b0 / 2 L M ?? ——光源的极限宽度 时，才能观察到干涉条纹。 为观察到较清晰的干涉条纹通常取 有： 由 3.6 菲涅耳公式 反射系数 透射系数 ? ? 解释了光从光疏介质n1入射到 光密介质n2(n2n1)，反射光存 在半波损失现象。(i1i2 , rs0) 3.7 分振幅薄膜干涉（一）——等倾干涉 一、单色点光源引起的干涉现象 光程差公式 (n1sini1=n2sini2) 分析半波损失 没有半波损失 存在半波损失 当n1, n2固定，δ与h, i1有关 h不变——等倾条纹 ? 亮纹 暗纹 光线对应同一条干涉条纹 —等倾条纹。 即倾角i相同的 当j 一定时， i1也一定， i1固定——等厚条纹 当k一定时，h也一定，即厚度相同处的光线 对应同一条条纹 ——等厚条纹 分析半波损失： n1=1 n2=1.33 n3=1 n1=1 n2=1.33 n3=1.5 n1=1.5 n2=1 n3=1.5 二、单色发光面引起的等倾干涉 i1 P i f o r环 h n? n? n n? 面光源 · · · ▲ 形状: 条纹特点: 透镜焦平面上一系列同心圆环 ▲ 条纹间隔分布: 中心疏，边缘密（为什么？） ▲ 条纹级次分布: h一定时， ▲ 波长对条纹的影响: ▲ 膜厚变化时,条纹的移动： 两式相减 =λ 两相邻亮纹 的波程差 ~~~~~~~~~~~ r环= f tg i ∴ 条纹不等间隔，中心疏，边缘密 等倾干涉条纹中心级次高，边缘级次低； 中心疏，边缘密；（白光）红在内，紫在外 的不等间隔的同心圆条纹。 3.8 分振幅薄膜干涉（二）——等厚干涉 一、单色点光源引起的等厚干涉 光程差公式 · ? 反射光1 单色平行光垂直入射 h n1 n1 n2 A 反射光2 (设n2 n1 ) 实际应用中，薄膜很薄， 考虑到两表面夹角θ极小， 形成劈膜。 大都是平行光垂直入射 i1=0， 光程差 (n2=n) δ=2nh-λ/2 = 亮纹 暗纹 劈膜 ? ?h Δl hj hj+1 明纹 暗纹 n ? Δl ? 条纹特点： 1. 明暗相间直条纹； 2. 若存在半波损失，交棱处暗纹。 条纹间距： 又 ∴ 条纹间距 （条纹变窄变细） L为条纹总长度，Ｈ为棱高度，明（暗）条纹总数Ｎ 若白光照射，离交棱远处为红光干涉条纹。 二、薄膜色 用复色光（白光）照射薄膜时， i1固定， 叠加结果使得某些波长光发生相长干涉， 某些波长光发生相消干涉， 形成彩色条纹， 这种彩色称之为薄膜色。 例题1 （书P.57 例1.3） n1=1.45 n2=1.62 ? 已知：n1=1.45, n2=1.62, ?=6’, ?=550nm， 垂直入射 (1) 求 Δl (2)整个劈浸入n=1.52的油中，求 Δl (3)浸入油中后，干涉条纹如何变化？ 解： (1) (2) (3) 浸入油中后,没有半波损失，交棱处为亮纹， 且条纹间距变窄。 等厚干涉条纹 劈尖 不规则表面 白光入射 单色光入射 肥皂膜的等厚干涉条纹 3.9 迈克耳孙干涉仪 M?2 2? 反射镜 反射镜 光源 薄膜 若M?2、M1有小夹角 ? 等厚条纹 G1 G2 2 半透半反膜 观测装置 E 2? 1? 1 补偿板 S M1 M2 一、仪器结构、光路和干涉条纹 1. 结构、光路和工作原理 光束2′和1′发生干涉 若M?2、M1平行 ? 等倾条纹 则