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干涉条纹与膜表面的等厚线形状相同,称为等厚干涉条纹,这类干涉称为等厚干涉。 劈尖 S M 劈尖角 明 纹 暗 纹 任意两相邻明纹(或暗纹)中心所对应的空气层厚度差为: 相邻两明纹(或暗纹)中心的间距为: 楔角 越小,条纹越疏,反之,则密,如 过大,条纹将密集得无法分辨,此时就观察不到干涉现象了。 每一条纹对应劈尖内的一个厚度,当此厚度位置改变时,对应的条纹随之移动。 移动一个条纹 对应厚度变化: 移动 m 个条纹 对应厚度变化: 总 结 每级明或暗条纹与一定的膜厚 d 相对应。 干涉条纹为平行于棱边的明暗相间的直条纹。棱边(d = 0)处有半波损失时形成暗纹。 任意两相邻明纹(或暗纹)中心所对应的空气层厚度差为 。 相邻两明纹(或暗纹)中心的间距为 。 * 第六章 光 的 干 涉 水膜在白光下 白光下的肥皂膜 丰富多彩的干涉现象 蝉翅在阳光下 蜻蜓翅膀在阳光下 白光下的油膜 肥皂泡玩过吗? 等倾条纹 牛顿环(等厚条纹) 测油膜厚度 平晶间空气隙干涉条纹 思考:实验室亮着两盏钠灯,室内是否会出现光强不均匀分布的现象,为什么? 普通光源的发光机制 普通光源发光特点:原子发光是断续的,每次发光形成一长度有限的波列;各原子各次发光相互独立,各波列互不相干。 §6-1 光源 光的相干性 光 源 光的相干性 1.频率相同; 2. 振动方向平行; 3. 相位相同或相位差恒定。 相干条件: 对于普通光源而言 两个独立的光源不是相干光源,同一光源不同部分所发出的光也不能构成相干光,只有来自同一波列的光才是相干的。 从普通光源中获得相干光的原则——从一个原子一次发光中获得 装置的基本特征:先分光 然后再相遇 1. 分波面法 2. 分振幅法 获得相干光的方法 * 光源 波阵面分割法 振幅分割法 光程和光程差 真空中的波长 介质的折射率 介质中的波长 真空中 介质中 介质中相位差: §6-2 光程与光程差 1. 光在折射率为 n 的介质中传播 l 距离后,相位改变与它在真空中传播 n l 距离后的相位改变相同。 相位差——将光在介质中传播的路程折算成在真空中的路程 2. 光程:光在介质中传播的路程l 与介质折射率 n 的乘积。 光连续通过几种不同介质后相位的改变: * * 初相位均为 的相干光源S1、S2 发出的光在 P 点会聚。 P 点相位差: 光程差δ 相干光在会聚点的相位差由光程差决定 根据波的干涉原理,P点产生明暗条纹的条件是 明 纹 暗 纹 (k = 0, 1, 2, ……) 表明:两相干光干涉光强的分布,在初相相同的条件下,由光程差惟一确定。 透镜不引起光程差 S ? a c b · · S F a c b · A B C F? · a c b A B C F 从物点S发出的不同光线,经不同路径通过薄透镜后会聚成为一个明亮的实像S,说明从物点到像点,各光线具有相等的光程。 §6-3 杨氏双缝干涉 杨氏双缝干涉 杨(T.Young)在1801 年首先发现光的干涉现象,并首次测量了光波的波长。 波程差 减 弱 加 强 暗 纹 明 纹 k 为干涉条纹的级数,k = 1 的明纹为第一级明纹。 零级明纹在 x = 0 处,也称中央明纹,正负号表示各级干涉条纹对称分布在中央明纹的两侧。 干涉条纹的位置、形状及间距等都由光程差决定。 相邻两明纹(或暗纹)中心间的距离 为 可见: 与 k 无关,条纹等间隔分布。 两束光在会聚点的合振幅 A 为: 由于光强 两束初相相同的相干光在汇聚点的相位差 当 时, 可见,光强 I 随 x 的变化呈现不均匀的分布 明纹中心: 暗纹中心: max min 其余各点光强介于 Imax 和 Imin 之间,呈周期性变化。 例6-1 如图所示,在杨氏双缝干涉装置中,若在下缝处放一折射率为 n ,厚度为 l 的介质薄片。 (1)试写出两相干光到达屏上任一点 P 的光程差; (2)分析加介质片前后干涉条纹的变化情况。 解:(1)加介质片后两光束到达 P 点的光程差: 由于光程差发生了变化,干涉条纹也将发生变化。 (2)计算加介质片后 k 级明纹的位置 对于明纹,光程差 图中有条件: 加介质片前 比较得到,加介质片前后,k 级明纹的位移 所有条纹都向 x 轴负向移动了相同距离; 因 与 k 无关,即整个干涉图样向下平移,条纹间距不变。 加介质片后 例 6-2 若上例中入射光波长 ,
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