Chapter16光的干涉.ppt

迈克耳逊干涉仪 迈克耳逊（A.A.Michelson） 美籍德国人 因创造精密光学仪器，用以进行光谱学和度量学的研究，并精确测出光速，获1907年诺贝尔物理奖。 爱因斯坦: “我总认为迈克尔逊是科学中的艺术家，他的最大乐趣似乎来自实验本身的优美和所使用方法的精湛，他从来不认为自己在科学上是个严格的‘专家’，事实上的确不是，但始终是个艺术家。” 许多著名的实验都堪称科学中的艺术，如：全息照相实验，吴健雄实验，兰姆移位实验等等。 重要的物理思想＋巧妙的实验构思＋精湛的实验技术 ? 科学中的艺术 例题：迈克耳逊干涉仪的应用 在迈克耳逊干涉仪的两臂中分别引入 10 厘米长的玻璃管 A、B ，其中一个抽成真空，另一个在充以一个大气压空气的过程中观察到107.2 条条纹移动，所用波长为546nm。求空气的折射率？ 解：设空气的折射率为 n 相邻条纹或说条纹移动一条时，对应光程差的变化为一个 波长，当观察到107.2 条移过时，光程差的改变量满足： 迈克耳逊干涉仪的两臂中 便于插放待测样品，由条 纹的变化测量有关参数。 精度高。 §6 时间相干性、空间相干性 相干长度：Lc 相干时间：τ = Lc/c 相干长度：Lc 相干长度 S0点的中央明纹是 x = 0，第1级暗纹是 P (OP = D?/2d) 如果上端M的光到S1,S2的光程差为 λ/2, 则x = 0是暗的。而P点为对应的亮点，所以有 光源宽度 才能观察到干涉现象 16-6 16-9 16-10 16-15 16-19 作业 1、理解相干光,掌握产生相干光的方法； 2、熟练掌握光波的相干条件及相干叠加后光强加强和减弱的条件； 3、理解光程及光程差的概念，并掌握计算方法； 4. 掌握杨氏双缝干涉实验及条纹位置计算方法; 5、掌握薄膜干涉的基本特点及相应的光程差计算方法； 6、理解等倾干涉条纹产生的原理； 7、掌握等厚干涉实验的基本装置、干涉条纹位置的计算及其应用； 8、了解迈克尔逊干涉仪的原理及应用。 本章教学基本要求 * 光是电磁波。通常意义上的光是指可见光，即能引起人的视觉的那部分电磁波，它的频率在7.5×1014Hz到3.9×1014Hz之间，相应的在真空中的波长在4000?到7600?之间。不同频率的光给人以不同颜色的感觉，频率由大到小、波长由小到大绘出从紫到红等各种颜色。 * 条纹间距： 可用来测波长 。 ·条纹特点： (1) 一系列平行的明暗相间的条纹； (2) 不太大时条纹等间距； (3) 条纹越向外侧，级次越高； ★条纹级次：某条纹的干涉级次等于该条纹相应的两束相干光的光程差与波长的比值。 明纹: ?k ，k =1,2,3… (整数级) 暗纹: ?(2k+1)/2，k =1,2,3…(半整数级) (4)。白光入射时，0级明纹中心为白色（可用来定0级位置），其余级明纹构成彩带，第2级开始出现重叠（为什么？） 条纹的形状、分布反映了相位差的分布。所以干涉条纹可以反映光的全部信息（全息照相和普通照相的不同） 洛 埃 镜 的 干 涉 或 三.其他类似装置 洛埃镜 费涅耳双棱镜 费涅耳双面镜 处理办法：等效双缝 思考：为什么光程差公式中出现了 S S’ M 光栏 当屏幕W移至B处， 从 S 和 S’ 到B点的 光程差为零，但是 观察到暗条纹，验 证了反射时有半波 损失存在。 没有半波损失 有半波损失 S S1 S2 双棱镜 双 棱 镜 的 干 涉 M1 M2 S1 S2 S 双 面 镜 的 干 涉 总结讨论： 1.如果用白光照射，将产生彩色光谱； 2.洛埃镜、菲涅尔双棱镜等与杨氏实验相同，用虚光源代替双缝，注意公式中 D 的含义。 3.注意半波损失现象：当光线从n小到n大再反射时（入射角接近900或00），相位有?突变，相当于光程差改变?/2 4.有关条纹的移动： 由干涉理论，每移动一个条纹，其光程差改变一个波长 光的 颜色 波长 nm 光的 颜色 波长 nm 红 770－630 青 500－460 橙 630－590 蓝 460－430 黄 590－570 紫 430－390 绿 570－500 红光波长最大，紫光波长最小 各色光在真空中的波长 16-2 16-3 16-5 作业 单色平行光垂直入射在薄膜表面上，由于折射和反射而分成两束光，最后由薄膜上、下表面两反射光在薄膜上表面附近相干而形成的结果，干涉条纹定域在薄膜上表面附近。 §3 薄膜干涉和应用 S? a c b · · S · F A B C · F A