第 19 章 光的干涉.pptVIP

* （5）劈尖干涉图样： 定域在劈尖上表面上，平行等距、明暗相间的直条纹，棱边为暗纹。 2、空气劈尖 （1）装置：图示G1下表面和G2上表面形成劈尖，中间为空气（n=1）— 空气劈尖 G1 G2 n? n? * ? A 反射光2 反射光1 单色平行光垂直入射 e ? n? n? n (设n n? ) （2）干涉条纹 光线垂直入射，反射光(1)、(2)为相干光，光程差 明纹 暗纹 （3）条纹间距 令n=1 由 * 课堂思考 图a 图b 图a 图c 问：干涉图样如何变化？ 整个图样向下平移，但条纹间距不变 整个图样向下平移，且条纹间距变密 * 3、劈尖的应用 测波长：已知θ、n，测L可得λ 测折射率：已知θ、λ，测L可得n 测细小直径、厚度、微小变化 Δh 待测块规 λ 标准块规 平晶 测表面不平度 等厚条纹 待测工件 平晶 例题：测量薄膜厚度。图示欲测定 的厚度，通常将其磨成图示劈尖状，然后用光的干涉方法测量。若以 光垂直入射，看到七条暗纹，且第七条位于N处，问该膜厚为多少。 解：由于 则 由暗条纹条件得 * 而棱边处对应 的暗纹，所以取 ，得 已知N处为第七条暗纹 * * * * 洛 埃 镜 的 干 涉 S S’ M 或 其他类似装置 劳埃镜 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 S1 S2 双棱镜 双 棱 镜 的 干 涉 * M1 M2 S1 S2 S 双 面 镜 的 干 涉 * 杨氏双缝花样 双棱镜花样 劳埃镜花样 * 半波损失 二、光的相干性 对洛埃镜，它是入射光和镜面反射光相互干涉。将观察屏紧靠反射镜时，在镜端处两相干光束的波程相等，即光程差为零，理应是亮条 纹，但实际上是暗条纹。唯一可能的原因就是光在镜面上的反射。 * 半波损失：光从光疏介质射向光密介质时，反射光有π相位的突变，相当于反射光光程有半个波长的损失。 二、光的相干性 n1n2时， n1介质称为光密介质，n2介质称为光疏介质。 半波损失 * 两列相干光波的叠加 p · · · 1 2 r1 r2 P: ?1 ?2 ? E0 E10 E20 假设两束光：频率相同，振动方向平行，相位差恒定 它们在P点引起分振动 三、光程 * 合成后在空间形成强弱相间的稳定分布——相干叠加 即由位相差决定明暗条纹的位置 三、光程 明纹 暗纹 (k = 0,1,2,3…) 如何计算位相差 * 例:相干光源 a、b，初相相同 ，但到达场点c的过程中经过的介质不同。如图， c点的干涉结果如何？ c点的干涉结果取决于两相干光在c点的相位差 光线1 光线2 三、光程 引进光程可方便地计算相干光的相位差 解： 由波函数 * 所以用真空中的波长? 将上式化简 实际情况中给出的往往是该光在真空中的波长 光线1在介质1中走过的几何路程 光线1经过的介质1的折射率 光线2经过的介质2的折射率 光线2在介质2中走过的几何路程 * 光在介质1中的光程 光在介质2中的光程 光程差 小结 2）相位差 = 光程差( ) ?－真空中的波长 1）光程 折射率与几何路程的乘积 * 3）产生明暗条纹的条件 用位相差判断 用光程差判断 明纹 暗纹 (k = 0,1,2,3…) 明纹 暗纹 (k = 0,1,2,3…) 相差 =光程差（2?/?） * 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？ A、B、C 的位相相同，在F点会聚，互相加强 A、B、C 各点到F点的光程都相等。 AaF比BbF经过的几何路程长，但BbF在透镜中经过的路程比AaF长，透镜折射率大于1，折算成光程， AaF的光程与BbF的光程相等。 解 释 使用透镜不会引起各相干光之间的附加光程差。 思考题一 * 三、光程 通过薄透镜的各光线的光程相等。 * 在杨氏双缝干涉的实验中，入射光的波长为λ， 若在缝S2上放置一片厚度为d、折射率为 n 的透明薄膜，试问：原来的中央明纹如何移动？如果观测到中央明纹移到了原来的 k 级明纹处，求该薄膜的厚度d. * 解： 从S1和S2到屏幕上P点的光程差： 中央明纹相应于Δ=0，其 r2-r1=(1-n)d0 可以看出，在放置薄膜于S2处后，中央明纹应下移。 * 没放置薄膜时，K级明纹位置满足： 放置薄膜后 本装置也可用于测量透明薄膜折射率 r1-r2=kλ * 课堂思考： （1）把整个装置浸入水中。 杨氏双缝干涉中，若有下列变动，干涉条纹将如何变化？ 此时条纹变密 （2）把缝隙S2遮住，并在两缝垂直平面上放一平面反射镜 此时两束光