光的干涉现象与相干条件.ppt

DUT 余 虹 11.1 干涉现象与 相干条件 2、相干条件 3、相干叠加光强分布 4、 获得相干光的主要方法 分波阵面 法 具有确定相差的波阵面上的两个次级子光源是相干的。 分振幅干涉法 11.2 杨氏双缝干涉 二、 光强分布 三、 杨氏双缝实验条纹位置 四、洛埃镜实验 例题 2、等厚干涉的应用 （2）测长度微小变化 （3）检查光学平面的缺陷 11.5 迈克尔孙干涉仪 * 光的干涉现象与相干条件 一、基本概念 ——平均辐射强度 2、光程 光程差 -） 光程差 1、光矢量 光强 返回4 真空中波长为 ? 的单色光，在折射率 n 的透明介质中从 A 传播到 B ，两处相位差为 3? ，则沿此路径 AB 间的光程差为 相位差为 3? 的两点几何距离为1.5? 介，光程差为1.5? 介n = 1.5? ? ? 介 A B n 分析： 例题 （A）1.5? （B） 1.5n ? （C）3 ? （D） 1.5?/n （A）1.5? 3、单色光 复色光 准单色光 实际波列有限长——复色光 间断振动 波列越长 单色性越好 单色光的波列无头无尾 无始无终。 二、相干光和相干条件 1、波的独立性原理和叠加原理 S2 S1 在交叠区 当 I12 处处为0 时 I= I1 +I2 ——称作非相干叠加 —— 不相干。 I12不处处为 0 的条件——相干条件 1） ? 相同 3）相位差??是常量 间的夹角 ? 不随t变化，且 2） 满足相干条件 ??只是空间的函数，因此光强在空间呈稳定分布。 在 ?? = 2m? 处 ?? =(2m+1)? 处 原子发光具有随机性、间断性，即使同一个原子发出的前后两列波，也很难保证同时满足三个相干条件。要获得相干光需要采取特殊的方法. S d D 一、现象 返回4 d D ? ? = 2k? ??=（2k+1）? （明） （暗） 当 d D 明条纹中心： 暗条纹中心： 条纹宽度 条纹移动 N = 4 例题 杨氏双缝实验，?=500nm ，在一光路中插入玻璃片（n =1.5）后0点变为4级明纹中心。 求：玻璃片厚度e。 解：光程差改变 0 D 直射光光程 反射光光程 ？ 思考：与杨氏双缝实验比干涉条纹有哪些相同、不同之处？ 11.3 光的时空相干性 一、准单色光的谱线宽度 单色光 准单色光 光强降到一半时曲线的宽度—— 谱线宽度 ?? 返回4 二、准单色光双缝干涉条纹 0 1 2 不同波长的叠加 —— 非相干叠加 —— 光强叠加 总光强曲线 条纹消失的级次？ x I 一、 等倾干涉 （暗） = 11.4 分振幅干涉 1、 等倾干涉相长与相消的条件 To25 返回4 1、倾角相同的光线形成的干涉光光强相同。 问题：1、透射光的干涉情况如何？ 2、透镜换成眼睛能看到这些条纹吗？ 2、所有的平行光汇聚在透镜焦平面上的同一点。使条纹的对比度更高。 3 、透镜正放，焦面上条纹是一组同心圆。 2、等倾干涉的特点 白光照射空气中的平行薄膜，已知h=0.34?m，n=1.33 问：当视线与膜法线成 60o 和 30o 时观察点各呈什么颜色 ？ 解 二、 等厚干涉 第m条暗纹对应膜厚hm 相邻 两条纹 中心间距 厚度差 1、 劈尖薄膜的等厚干涉 玻璃 n1=1.5， 镀MgF2 n2=1.38，放在 空气中，白光垂直射到膜的表面，欲使反射光中?=550nm 的成分相消， 求：膜的最小厚度。 反射光相消 = 增透 思考：若 n2n3 会得到什么结果？为什么望远镜的镜片有的发红，有的发蓝？ （1）增透膜与增反膜 效果最好—— 受热膨胀 干涉条纹移动 玻璃板向上平移 条纹整体移 ?l 改变 ?h 条纹偏向膜（空气）厚部表示平面上有凸起。 平面上有凹坑。 （4）测凸透镜的曲率半径 第 m 级暗环对应 半径 rm 牛顿环 膜厚 特点 级次—内低外高 间距—内疏外密 压 环外扩：要打磨中央部分 压 环内缩：要打磨边缘部分 （5）牛顿环在光学冷加工中的应用 望远镜 实现等倾干涉 1、同心圆 3、中心级次 明暗不定 2、内疏外密 条纹特点 To17 返回4