大学物理学_第3版_第12章光的干涉(13改编2013.11.18).ppt

白光入射的牛顿环照片 单色光入射的牛顿环照片 检验平面质量的等厚干涉条纹 1. 明环和暗环的半径 明环 暗环 明环 暗环 （1）干涉条纹为同心圆环——内疏外密 （2）k = 0 ，r = 0，暗环条件 （3）透射光中牛顿环与反射光中牛顿环 明环 暗环 讨论 ——圆环中心为暗点（有半波损失） ——明暗互补 平凸透镜的曲率半径 第k级暗环 第k+m级暗环 2. 透镜的曲率半径 明环： 暗环： 应用：1.测量透镜球面半径R； 2.测量光波的波长 λ 。 * P150 例12.4　利用劈尖干涉可以测量微小角度.如图所示，折射率n = 1.4 的劈尖在某单色光的垂直照射下，测得两相邻明条纹之间的距离是l = 0.25cm。已知单色光在空气中的波长 λ = 7000? ，求劈尖的顶角 θ。 解： 相邻明（暗）纹的间距 l 因sin θ 很小，所以 ek ek+1 k k+1 n=1.4 l * P152例12.7 顿环实验中，透镜的曲率半径为5.0m，直径为2.0cm。 (1)用波长λ＝5893?单色光垂直照射时，可看到多少干涉条纹？ (2)若在空气层中充以折射率为 n 的液体，可看到46条明条纹，求液体的折射率(玻璃的折射率为1.50). 解：(1)由牛顿环明环半径公式 条纹级次越高，条纹半径越大， r = d/2时，k达最大值。 可看到34条明条纹. * 明环半径 牛顿环中充以液体后， n 变大，环半径r 变小，干涉条纹变密。 (2)若在空气层中充以折射率为 n 的液体，可看到46条明条纹，求液体的折射率(玻璃的折射率为1.50). n 最大明环半径 r = d/2，能看到 k =46 补充例题 ：用紫光照射牛顿环实验装置，显微镜测得由中心往外数第 k 级明环的半径 rk=3.0 ×10-3m， k 级往上数第16 个明环半径 rk+16=5.0 ×10-3m，平凸透镜的曲率半径 R=2.50m，求紫光的波长。 解：m个明（暗）环间距： * 热光源和冷光源 任何光源在持续地发光时，都需要以某种形式的能量补给来维持其发射。按能量补给方式的不同，通常可分为两类，即热辐射和非热辐射。热辐射是指当通过外界加热使物体维持一定的温度时持续发出的辐射。基于这种机制发光的光源称为热光源，如太阳、白炽灯等。非热辐射的种类有很多，利用电场来补充能量的发光过程称为电致发光，如各类气体放电管（霓虹灯、水银灯等）内的发光过程；利用某些波段的电磁波照射或利用电子束轰击一定的物质，使其内部的原子、分子获得能量而发出的光称为荧光，如日光灯管内表面的荧光物质、示波管和显像管的荧光屏的发光；除此之外，还有诸如化学发光、生物发光等各种类型的发光过程均为非热辐射。基于这一类发光机制的光源称为冷光源。 连续谱和分立谱 普通光源发出的辐射，一般都包含着各种不同的频率，而每一种频率所对应的光强各不相同。光强随频率的分布关系称为光谱，不同的光源由于其发光机理的不同而具有不同的光谱。热光源所发出的光包含了一定频率范围内的所有频率，这样的光谱称为连续光谱。气体、金属蒸汽所发出的光则不同，光强集中在一些确定的、具有一定频率间隔的频率值附近，这种光谱称为线光谱。必须注意，线光谱并不意味着光强完全集中在某些确定的频率，而是集中在这些确定频率附近一个很小的频率范围内。这一频率范围越小，意味着单色性越好。 取 k = 1 解： h C A B n 12.4 薄膜干涉 n a 如何获得相干光束？ 分振幅法 b （2）薄膜厚度不均匀——等厚干涉 （1）薄膜厚度均匀——等倾干涉 薄膜干涉：光波经过薄膜上、下两个表面反射后相互叠加所形成的干涉现象。 a b e 肥皂膜的等厚干涉条纹 不规则表面 薄膜的等倾干涉条纹 白光入射 单色光入射 n1 n1 n2 n2 e 一、等倾干涉条纹 1. 现象 2. 光程差 a S A a1 D C a2 B P 2. 光程差 3. 明纹和暗纹条件 n1 n1 n2 n2 e P a A a1 D C a2 B n1 注意：对明环 ，否则 e 0 。 光的折射定律： 空气膜： n1 n1 n2 n2 e P a A a1 D C a2 B n1 光程差推导： 薄膜干涉装置原理图 （2） 入射角 i 越小 →折射角 ? 也越小→ 条纹半径越小； （1） 同一圆锥面上入射光有相同入射角，干涉条纹为同心圆环； 1.入射光线倾角 i 与干涉条纹的关系 讨论 （3） 条纹内疏外密。 ←薄膜 分束镜→ 透镜→ 观察屏→ 2. 薄膜厚度变化对干涉花样的影响 讨论 （1）膜厚增大→中央条纹级次也增大→条纹增多变密； （2）厚度连续增大→条纹不断从环心冒出→中心处明暗交替；