光学干涉复习纲要.ppt

* 光的干涉 复习摘要 光的干涉复习摘要：一、基本要求 1、理解获得相干光的方法； 2、掌握光程的概念以及光程与相位的关系。 3、能分析、确定双缝干涉条纹及薄膜等厚干涉条纹的位置。 4、了解迈克尔逊干涉仪的工作原理。 光的干涉复习摘要：二、内容提要 1、光传播的基本知识 ?光是一种电磁波，可见光波长范围400~760nm； ?单色光由一种介质进入另一种介质时，由于折射率改变，其传播速度改变（v＝c/n）;波长改变（?＝?/n）;但频率不变。 1、光传播的基本知识 光的干涉复习摘要：二、内容提要 ?复色光在介质传播时，介质对不同波长成分（或不同频率）表现出不同折射率，这种现象称为光的色散。 1、光传播的基本知识 光的干涉复习摘要：二、内容提要 ?发光：分子、原子的振动产生的电磁辐射、对应着分子、原子能量状态的突变。 ?波列：分子、原子的发光是随机的，每次发光约持续?=10-8s时间，发出一个有限长度的光波波列L。 ?色散形成的彩色光带叫光谱。 1、光传播的基本知识 光的干涉复习摘要：二、内容提要 2、光的干涉 ?干涉是波动的共性之一； ?满足一定条件的两列波相遇叠加，出现某些点处光振动始终加强，某些点处始终减弱的现象，称为光的干涉。 ?在干涉区域内光振动强度有稳定的空间分布，可观测到明暗相间的干涉条纹。 ?相干条件 (1)两束光的频率相同； (2)两束光的振动方向相同； (3)在叠加处两束光的振动有恒定的相位差。 (4)在叠加处两束光的光程差小于一个波列的长度(相干长度)。 相干长度 将光源上同一点发出的光通过分波面、分振幅两种方法获得。 光的干涉复习摘要：二、内容提要 3、干涉相长、干涉相消 ?相干叠加时，干涉场中某点处的光强取决于光振动矢量的合成。 ?两列相干光振幅A1、A2确定后，相干光强由两列光在干涉点上光振动的相位差??(=?2-?1)决定。 或 ?干涉极大处 ??=±2k? （k＝0,1,2,…） ?干涉极小处 ??=±(2k+1)? （k＝0,1,2,…） ?明暗中心之间的光强连续变化。 ?明纹 ?暗纹 光的干涉复习摘要：二、内容提要 4、光程、光程差 ?光程，光在介质中传播几何路程r与折射率n的乘积nr。 ?光程差，两束光从光源到相干点处的光程之差?。 ?半波损失，光从光疏介质射向光密介质，反射时反射光相位突变? ，相当于?/2光程。 设介质折射率为n，几何路程相差r两处的光振动相位差??为 ?相位差，若两束光光程差?可知，可根据下式求得 ?折射光无半波损失；透镜不引起附加光程差。 光的干涉复习摘要：二、内容提要 5、杨氏双缝干涉 ?相干光的获得，分波阵面法。 ?干涉条纹 ?x S1 S2 D d x P r1 r2 O ? ? d D x 光程差 明纹 暗纹 ?干涉条纹的宽度 光的干涉复习摘要：二、内容提要 光的干涉复习摘要:二、内容提要 6、薄膜干涉 ?相干光的获得，分振幅法。 ?增透膜、增反膜 D i ? ?薄膜上下表面反射光的光程差 当i=0时，光程差为： 光学成像仪的物镜前表面均匀的镀一层适当厚度的透明介质，使膜的前后反射干涉相消，则反射减弱，透射相对增强，即增透膜。 6、薄膜干涉 (1)等倾干涉 ?面光源上各点的等倾干涉干涉条纹严格重合，它们的非相干叠加增加了条纹的亮度。 ?扩展光源照明平行平面薄膜 @光源上一点向膜发出的倾角相等的光线构成一个圆锥面，经膜反射后在焦平面上形成一个圆；（同心圆环） @中心条纹级次最高； @内疏外密。 光的干涉复习摘要:二、内容提要 i i 6、薄膜干涉 (2)等厚干涉 ?劈尖干涉 ?平行光以一定倾角入射厚度不均匀的薄膜 @等厚干涉的条纹对应膜的等厚线。 @干涉的极值条件 @等厚干涉的条纹只形成在薄膜表面。 @相邻两级条纹对应膜的厚度差 @空气劈尖棱边呈暗纹。 光的干涉复习摘要:二、内容提要 6、薄膜干涉 (2)等厚干涉 ?牛顿环干涉 @干涉的极值条件 @膜的厚度与干涉环半径关系 @同心圆环，中心为暗斑。 光的干涉复习摘要:二、内容提要 @平凸透镜下表面和平板玻璃上表面之间的空气－空气薄膜 6、薄膜干涉 (3)迈克尔逊干涉仪 M1 空气膜 光的干涉复习摘要:二、内容提要 6、薄膜干涉 (3)迈克尔逊干涉仪 @干涉光源形成－分振幅法 @当M1、M2严格垂直时，产生等倾干涉 @从S到光屏O，两相干光形成的光程差 @中心O明暗条件 @当M1、M2不严格垂直时，产生等厚干涉 ?=2L2-2L1 =2（L2-L1） d =2d @当空气膜厚度改变?/2时，中心条纹级次改变1。 @当中心条纹级次改变N，空气膜厚度改变： ?d=N?/2 光的干涉复习摘要:二、内容提要 光的干涉解题指导:三、解题指导