光的相相干性双缝干涉薄膜干涉.ppt

迈克尔逊—莫雷实验（1887年、试图证实“以太”的存在） D 将杨氏双缝的其中一缝（如下面的缝）关闭，再在两缝的垂直平分线上放一平面反射镜M，则屏上干涉条纹的变化情况是：（ ） （A）干涉条纹消失 （B）?和没关闭前一样，整个 屏上呈现干涉条纹 （C）?和没光闭前一样，只是 干涉图样呈现在屏的上半部 （D）?在屏的上半部呈现干涉 条纹，但原来的亮纹位置现在 被暗纹占据 思考题1 1 2 分析 在(1)(2)情况下,对于反射光1、2两束光都经历了从光疏到光密界面反射或光密到光疏界面反射，总的效果无附加波程差 如图，设三种介质折射率大小关系为 光1只经历了两次折射,而2经历了一次光疏到光密界面的反射,所以两者之间有附加波程差 试判断反射光1、2之间,透射光1、2 之间有无附加波程差 思考题2 在两种情况下,光1经历了两次折射,2或经历了两次光密到光疏的反射或经历了两次光疏到光密的反射,总的效果均没有附加波程差。 在(3)情况下,光1经历了从光疏到光密界面反射,光2经历了从光密到光疏界面反射，两者之间有半个波长的附加波程差。 在(4)情况下,光1经历了从光密到光疏界面反射,光2经历了从光疏到光密界面反射，两者之间有半个波长的附加波程差λ/2 。 1 2 前面讨论的波程差问题，都是两束光在同一介质 (实际上是在真空）中的传播。同一频率的光在同一 介质中传播时，波长是相同的，因而波程差引起的 相位差 如果两束相干光经历了不同的介质后再相遇，而同一频率的光在不同介质中波长不相同，相位差如何计算呢？ λ是真空中的波长 光程 光程差 14.3 λ 真空 n =1 r a b 1.光在介质中传播时的相位变化 光在真空中传播路程r,相位落后 ?─真空中波长 一、光程(L) ?─介质中波长 介质 n 1 a b r 光在介质中传播路程r,相位落后 光在不同介质中传播，频率不变而波长不同 光在介质中的波长是真空中波长的1／n倍 光在媒质中通过r的路程引起的相位变化，相当于在真空中通过nr路程所引起的相位变化 2.光程 一、光程(L) 进一步地，光程实际上是把光在介质中通过的路程按相位变化相同折算成真空中的路程，从而可以统一用光在真空中的波长λ来计算光的相位变化。 光在介质中的几何路程r与折射率n的乘积nr 物理意义 光在介质走过路程r所用的时间 ，在 时间内，光在真空中的路程 ＝nr，即在相同时间 内，光波在真空中传播的距离是介质中的n倍。 　 S1和S2两相干光源发出的两束光，它们在介质Ⅰ和介质Ⅱ中分别经历波程r1和r2， 在P点相遇，它们在P点的 光程差 二、两束光在不同介质中传播时产生的光程差与相位差 2.光程差引起的位相差(Δφ) 1.光程差(Δ) 光程差 干涉相长 干涉相消 注 式中λ是真空中波长 例 在相同的时间内，一束波长为?的单色光在空气和在玻璃（ ） （A）传播的路程相等，走过的光程相等 （B）传播的路程相等，走过的光程不相等 （C）传播的路程不相等，走过的光程相等 （D）传播的路程不相等，走过的光程不相等 分析 光在介质中的几何路程r与折射率n的乘积nr叫光程 由折射率公式 C 在相同的时间t内，光在空气中传播的路程是ct 在相同的时间t内，光在空气中走过的光程ct 在相同的时间t内，光在玻璃中的传播的路程是 在相同的时间t内，光在玻璃中走过的光程是 例 用很薄的云母片（折射率n=1.58）覆盖在双缝装置的一条缝上，光屏上原来的中心这时被第 7 级明纹所占据，已知入射光的波长λ=550 nm，求这云母片的厚度。 分析 未覆盖云母片时,到达光屏中心的两束光间的光程差为零 d s1 o s2 s t 设云母片厚度为t，两束光S1、S2的光程分别为 A、B、C 位于同一波面，相位相同，在F点会聚，互相加强，说明经过透镜到达F点时相位仍相同。 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? 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 使用透镜不会引起附加的光程差－－薄透镜的等光程性 三、透镜的物像之间的等光程性 光波经薄膜上、下两表面反射后相互叠加所形成的干涉现象，称为薄膜干涉（分振幅法）。 薄 膜 干 涉 14.4 除用分波前的方法获得相干光外，还可以用分振幅的方法来获得。最简单的装置是薄膜，另一种是迈克尔逊干涉仪。 S 薄膜干涉 等倾干涉 增透膜、高反射膜 等厚干涉 劈尖干涉、牛顿环 1、2两束光的路径分别是ANP和ABCP，根