大学物理-第三章-1-杨氏双缝干涉.pptVIP

第三章 光的干涉 §3.2 光源、单色光与相干光 一．光源 二．单色光 三．相干光 三．相干光的获得 §3.1 “分波前法”获得相干光——双缝干涉 一. 杨氏双缝实验 二. 强度分布规律 §3 .5 光程与光程差 一．光程 二．透镜的等光程性 作业： 3.2、 3.6、3.7、3.16 ● 实验解释 由于狭缝 S1和S2 彼此平行，靠的又很近， S1和S2 位于S 发出的光波的同一个波阵面上， 由S1和S2 射出的光束来自同一光波波阵面的 不同部分，因此它们具有相同的频率。 尽管从S 陆续射出的光波列， 由于来自不同原子发光或同一原子的不同次发光 使得光波列的相位是不断变化的， 但是任何变化都同时发生在S1和S2 处， 所以 S1和 S2 射出的光波间的相位差始终保持不变。 由S1和S2 射出的光波 具有相同的频率， 相位差的关系如何？ ● 实验解释 由于狭缝 S1 和 S2 靠近二者连线的中垂线两侧附近， 由 S1和 S2 射出的光波的光振动方向也近于平行。 所以从由 S1和 S2 射出的两列光波是相干光。 由S1和S2 射出的光波 具有相同的频率， 相位差的恒定， 振动方向关系如何？ 由于S1 和 S2 是同一波阵面的两部分， 所以这种获得相干光的方法称作分波阵面法。 ● 实验解释 所以从 S1和 S2 射出的两列光波在空间相遇时 要发生干涉现象， 屏幕上呈现出平行于双缝的明暗相间的条纹 。 由S1和S2 射出的光波 具有相同的频率， 相位差恒定， 振动方向平行。 为相干光。 下面利用干涉原理来分析杨氏双缝干涉实验中光的强度分布。这一分布是在屏上以各处明暗不同的形式显示出来的。 ● 实验解释 二. 强度分布规律 ● ● 考虑屏幕上任一点P， 到狭缝 S1 和 S2 距离 分别为 r1 和 r2 在图示装置中， 狭缝 S1 和S2 处于同一个波阵面上， 所以S1 和S2 为同相相干波源， 在P点处波的强度就 仅由从S1 和S2 到P点的波程差决定 二. 强度分布规律 设 S1 和S2 的距离为d， 中点为 M ， PM 与 MO 的夹角为θ ， 从 S1做 M P 垂线 S1C 。 通常情况下， D＞＞ d， θ 很小， ● ● M 到屏幕的距离为 D， 垂足为o ，以o为坐标原点，P 点的坐标为 x ● ● 二. 强度分布规律 通常情况下， D＞＞ d， θ 很小 二. 强度分布规律 干涉相长（明纹）的条件 条纹的中央为明纹， 称为零级明纹或中央明纹 ● ● 二. 强度分布规律 干涉相消（暗纹）的条件 ● ● I O 0 明纹 ● ● 暗纹 明纹 暗纹 明纹 讨论 条纹间距 两相邻明纹或暗纹的间距 与波长成正比 当单色光照射时，为明暗相间的条纹 当白光照射时，为彩色条纹，中央仍为白色条纹 而且随级次增高，不同颜色的条纹发生重叠， 以致模糊不清 白光照出彩条。 当单色光照射时，为明暗相间的条纹 当白光照射时，为彩色条纹，中央仍为白色条纹 而且随级次增高，不同颜色的条纹发生重叠， 以致模糊不清 * 11.若入射波的表达式为：y1=Acos2?(t/T+x/?)，在 x=-?/3 处发生反射后形成驻波，反射点为波腹，设反射波的强度不变，求： (1)反射波的表达式y2 ； (2)在 x=2?/3 处质点合振动的振幅。 解:(1) 入射波: 在 处振动表达式: 在 处反射,是波腹,在此处振动相位没有突变, 则振动表达式: 反射波函数的求解 则反射波: 解:(2) 入射波: 反射波: 入射波与反射波叠加，合成波函数为 在 处的合振幅: 光的干涉 光学是一门既古老又年轻的学科 古老是指人类在很早就开始研究光现象， 年轻是因为光学仍然是前沿学科， 根据光学原理发展的新技术仍然层出不穷， 特别是二十世纪六十年代激光器的发明。 从光学历史发展及研究内容，光学划分为 几何光学：以光的直线传播规律为基础研究 反射、折射、散射 及研究各种光学仪器的理论。 波动光学：以光的波动性为基础研究光的传播规律， 特别是光的干涉、衍射及偏振的规律。 量子光学：以光的粒子性及近代量子理论 为基础研究光与物质相互作用的规律。 第三章 波动光学 §3.2 光源、单色光与相干光 一．可见光与光源 可见光 光是电磁波，通常意义上的光是指可见