光的干涉wdx.ppt

大学物理学 空气劈尖任意相邻明条纹对应的厚度差： 任意相邻明条纹(或暗条纹)之间的距离 l 为： 当用白光照射时，将看到由劈尖边缘逐渐分开的彩色直条纹。 * 在入射单色光一定时，劈尖的楔角 愈小，则l愈大，干涉条纹愈疏； 愈大，则l愈小，干涉条纹愈密。 劈尖干涉的应用—干涉膨胀仪 利用空气劈尖干涉原理测定样品的热膨胀系数 样品 平板玻璃 石英圆环 * 上平板玻璃向上平移 的距离，上下表面的两反射光的光程差增加 。劈尖各处的干涉条纹发生明?暗?明(或暗?明?暗)的变化。如果观察到某处干涉条纹移过了N 条，即表明劈尖的上表面平移了 的距离。 二、牛顿环 空气薄层中,任一厚度e 处上下表面反射光的干涉条件： * 略去e2 各级明、暗干涉条纹的半径： 随着牛顿环半径的增大，条纹变得越来越密。 * e=0,两反射光的光程差 ，为暗斑。 例10-8　若用波长为589.3 nm的钠黄光观察牛顿环，测得某级暗环的直径为3.0 mm，此环以外的第10个暗环的直径为5.6 mm，试求平凸透镜的曲率半径R. 解：按题意，rk＝1.5 mm，rk＋N＝2.8 mm，N＝10.又根据暗环条件式(10-15)可得 * * ? ? 10.1 光的相干性 10.2 分波面干涉 10.3 分振幅干涉 * 基本要求 1、了解光的发光机理，了解获取相干光的方法。 2、理解光程和光程差的概念，掌握光的干涉加强和减弱的条件。 3、熟练掌握杨氏双缝干涉、薄膜干涉原理，能熟练计算光程差，干涉条纹位置及间距，理解劈尖干　涉和牛顿环的特点。 4、理解半波损失及条件，了解迈克尔逊干涉仪的基本结构和工作原理。 　　光学，是研究光（电磁波）的行为和性质，以及光和物质相互作用的物理学科。传统的光学只研究可见光，现代光学已扩展到对全波段电磁波的研究。光是一种电磁波，在物理学中，电磁波由电动力学中的麦克斯韦方程组描述；同时，光具有波粒二象性，需要用量子力学表达。 高等物理光学分类：（1）几何光学　　　　　　　　　（2）物理光学　　　　　　　　　（3）量子光学 10.1.1　光源（能发射光波的物质） §10.1 光的相干性 光源的最基本发光单元是分子、原子 1、光源的发光机理 * E1 E2 能级跃迁辐射 波列 波列长 原子从高能级跃迁到低能级，从而向外发射电磁波（光）。 一个原子每一次发光只能发出一段长度有限，频率一定和振动方向一定的光波 —— 波列 　　对于普通光源：有大量的原子发光，由于各原子的发光不同步，其跃迁完全自发，则各原子的发光是相互独立、互不相关的。所以普通光源是由许多原子所发出的、彼此独立的波列组成。 独立(不同原子发的光) · · 独立(同一原子先后发的光) * 2、光强 在波动光学中，主要讨论的是相对光强，因此在同一介质中直接把光强定义为： 光强：在光学中，通常把平均能流密度称为光强， 用 I 表示。 * 光波是电磁波。 光波中参与与物质相互作用（感光作用、生理作用）的是　矢量，称为光矢量。 　 矢量的振动称为光振动。 10.1.2 光的相干性 　　要使两列光波在相遇区域P处产生相干叠加，必须满足三个条件： （1）频率相同 （2）振动方向相同 （3）具有固定的位相差 * 　　在两相干光相遇的区域，光的强度或明暗有一稳定的分布，这种现象称为光的干涉。 相干光 　　相干光应为单色光：频率恒定的一列无限长正弦（余弦）光波。 按照同方向同频率的谐振动的合成，　点合振动的方程为： 合振幅为： 　点的光强为： 为两相干光在相遇点在同一时刻的相位差。 两列相干光波在　点的光矢量为 * 1、分波阵面法 杨氏双缝干涉 2、分振幅法 薄膜的等倾、等厚干涉 从普通光源获得相干光需满足两个条件： p S * 分波面法 分振幅法 · p 薄膜 S * * 激光光源是一种理想的相干光源。 1、光源必须是点光源。 2、从一个波列上分出两个波列来。 从普通光源获得相干光的两种方法： 光在介质中传播几何路程为r，相应的位相变化为 10.1.3 光程和光程差 * 光振动相位落后于光源的值为 介质中的折射率 * 即：光程这个概念可将光在介质中走过的路程 ，折算为光在真空中走过的路程 。（相同时间） 光程:光在介质中所经历的几何路程　与介质的折射率　的乘积。 光程差：两束光线的光程之差。 若两相干光源不是同位相的 两相干光源同位相，干涉条件为 * 相位差和光程差的关系 如果 　　，光程差为　　 　，就是波程差。 (两光源初相差相同) 不同光线通过透镜要改变传播方向， 会不会引起附加光程差？ 问题 A、B、C 的位相相同，在F点会聚，互相加强 A、B、C 各点到F点