大学物理教案chap14-3.ppt

* 同学们好！ 上讲内容： 光程差： 光程差 真空中波长 当 相长 ~ 明 相消 ~ 暗 若 当 明 暗 常见情况： ?光由光疏介质射到光密介质界面上反射时附加 ?薄透镜不引起附加光程差(物点与象点间各光线等光程) 证明请参看理科光学教程 (证明参看 姚启均 “光学教程”P.37) 折射率n较小 n较大 （半波损失） ? 真空中加入厚 d 的介质、增加 (n-1)d 光程 d n 三、双缝干涉 空间相干性 ? 装置： 1. 杨氏双缝干涉 ?明暗纹条件 D d S r1 r2 ? dsin? ? P x o ? 明暗纹条件 明 暗 k 取值与条纹级次一致 明 暗 r1 r2 ? dsin? ? P x o d S S1 S2 单缝 双缝?1= ?2 D S * ? 条纹特点 形态：平行于缝的等亮度、等间距、明暗相间条纹 条纹亮度： 条纹宽度： S1 S2 * * 双缝间距越小，条纹越宽 条纹变化 S * 白光照射双缝: 零级明纹：白色 其余明纹：彩色光谱 高级次重叠。 练习 用白光光源进行双缝干涉实验，求清晰可辩光谱的级次 最先重叠： 未重叠的清晰光谱只有一级。 零级 二级 一级 三级 2. 其它分波阵面干涉 ? 菲涅耳双面镜 ? 菲涅耳双棱镜 S E A A? S1 S2 d ? 洛埃镜 注: (1) 干涉条纹只存在于镜上方 (2) 当屏移到镜边缘时，屏于镜接触点出现暗条纹 — 光在镜子表面反射时有相位突变π。 练习1：14-7 P.146 条纹下移 练习2 将杨氏双缝干涉实验装置中的一条缝用折射率为1.4的透明薄膜覆盖，这时原来屏上呈现中央明纹的那个位置，被原来的第5级明纹占据，假设入射光波长为480nm，试求透明薄膜的厚度。 条纹下移 3. 光的空间相干性 能否通过增加单缝光源宽度来提高干涉条纹亮度? 条纹向下平移 考虑将缝光源垂直于轴上、下移动对干涉条纹的影响。 o S ?=0 ??=0 S ? o ? b的极限宽度： 缝宽b: 许多平行线光源，彼此干涉条纹错开，条纹清晰度下降直至消失 1 四、薄膜等厚干涉 1.薄膜干涉 介质 薄膜 光波 入射光 1 2 3 5 4 反射光 2、3 相干光 透射光 4、5 相干光 相遇 由几何关系、折射定律 (教材 P.164) 2有 3无 2无 3有 涉及反射，考虑有无半波损失 1 2 3 5 4 考虑半波损失： 4无 5无 4无 5两次 明暗条纹条件： 明 k = 1、2、3... 暗 k = 0、1、2... 1 2 3 5 4 讨论 设 讨论 同一入射角i 对应同一干涉条纹 不同入射角 对应不同条纹 干涉条纹为一组同心圆环 等倾干涉 薄膜同一厚度处对应同一干涉条纹 薄膜不同厚度处对应不同干涉条纹 条纹形状与薄膜等厚线相同 等厚干涉 (1) 薄膜厚度均匀(e一定)，?随入射角 i 变化 (2) 入射角i一定(平行光入射)，?随薄膜厚度e变化 若?、n1、n2一定，?与e、i有关 薄膜等厚干涉的典型装置 单色、平行光垂直入射 (一) 劈尖 明暗条纹条件: ? n ? 明 暗 = 装置: 两块光学平板玻璃一端接触，另一端垫一薄纸或细丝 条纹特点: θ L ek ek+1 ?e 楞边处 e = 0 形态：平行于棱边，明、暗相间条纹 条纹宽度（两相邻明纹间距） 变化： 条纹变密 白光入射出现彩条 空气劈尖充水条纹变密 动态： (1) 劈尖上表面平行上移，条纹如何变化？ 条纹宽度不变 条纹左移(向棱边方向移) (2) 轻压劈尖上表面，条纹如何变化？ 条纹变宽 条纹右移(远离棱边方向移) 每一条纹对应劈尖的一个厚度,当此厚度位置改变时,对应的条纹随之移动. 3）检验光学元件表面的平整度 θ L ek ek+1 ?e 空气 4）测细丝的直径 θ L ek ek+1 ?e 明 暗 条纹特点： 以接触点为中心的明暗相间的同心圆环 中心 暗斑 （二） 牛顿环 单色平行光垂直入射 i = 0 明暗纹条件： 装置： 平板玻璃上放置曲率半径很大的平凸透镜 R r 得 明 暗 条纹内疏外密 白光照射出现彩环 明暗纹半径： 略去 R r k 平凸透镜上(下)移动，将引起条纹收缩(扩张) e 条纹的形状取决于等厚膜线的形状 等价于角度逐渐增大的劈尖 练习： 1. 平行光垂直入射图中装置，画出反射光暗条纹并标明级次 中心 暗 k =0 边沿 暗 k =4 平行于棱边，等间距直条纹。 4 3 2 1 0 1 2 3 4 （1） 2? ? 平行于棱边，内疏外密直条纹 暗 k = 0 暗 k = 4 中心 边沿 （2） 43 2 1 0