[理学]大学物理第十三章光的干涉.ppt

[例13-8] 白光下，观察一层折射率n=1.30的薄油膜，若观察方向与油膜表面法线成30°角时，可看到油膜成兰色（波长为480nm），试求油膜的最小厚度？如果从油膜法线方向观察，反射光成什么颜色？ [解] 根据明纹条件： 若从法线方向观察： 在法线方向观察为绿光 例:可调平面单色光垂直照射在厚度均匀的油膜上,油膜 覆盖在玻璃上,观察到500nm与700nm二波长的光在反射 中消失.已知玻璃的n=1.5. 若（1）n油＝1.30 （2） n油＝1.60 求：二种情况下油膜的最小厚度。 K1=3 K2=2 K1=7 K2=5 解： 增透膜－－对某一波长，使其反射光干涉减弱 增反膜－－对某一波长，使其反射光干涉加强 ※增透膜和增反膜 取k=0 *薄 膜 干 涉 平行薄膜干涉 ——等倾干涉 *介质中的光波波长 光程 =折射率×几何路程= nl 明（加强） 暗（相消） 明 暗 同一厚度对应同一级条纹 二、等厚干涉 讨论上、下表面反射光1、2的干涉 1 2 1、2光程差： e 1. 劈尖干涉：折射率n2，微小夹角θ 2 讨论: 相邻明或暗条纹对应的厚度差： 相邻明或暗条纹的间距l ： 明 暗 测量金属丝的直径 D L 空气 利用劈尖干涉测量折射率，微小长度、角度及变化， 等厚线 检测表面平整度等 H 2. 牛顿环： 2）条纹特点 空气层上下表面反射光之间的光程差： *等厚点的轨迹是一组同心圆 条纹级次内低外高 k=1,2,... 明 k=0,1,2,... 暗 ＝ 1）装置 r e R 条纹内疏外密 理想接触点O： e= 0， 暗点 实验测量 明 暗 ＝ *牛顿环半径： r e R k级明纹： k级暗纹： 例：牛顿环实验中，在平凸透镜和平板玻璃间放入折射率 为n的介质后，原第三级明环变为第四级暗环， 求：介质的折射率n值。 n=1.6 明 暗 ＝ [解]（1） （2）外圆环：0级暗纹，中心点：第4级暗纹（k=4） （3）油膜向外摊开，最外暗环向外扩大，中心点明暗变化；最大厚度减小，条纹级数减少。 [例13-7] 一块平板玻璃上有一滴油滴，在 的单色光垂直照射下，从反射光中看到如图干涉条纹，已知 ，试求： （1）油膜与玻璃交界处是明纹还是暗纹？ （2）油膜的最大厚度？ （3）若油膜逐渐摊开，条纹如何变化？ §13.5 迈克耳逊干涉仪 二、干涉现象 ——分振幅法产生的双光束干涉 反射 透射 透射 1反射 2 干涉 一、装置 1 2 等倾干涉圆环 等厚干涉条纹 * 第四篇 波 动 光 学 几何光学 波动光学 量子光学 十七世纪末： 牛顿——微粒说 惠更斯——波动说 引 言 ※光是人类生存的基础 ※光学的发展史典型而又鲜明地反映了人类对客观 世界的认识过程 十七世纪初：光的折射和反射定律 十九世纪初： 光的 干涉 衍射 偏振 十九世纪末： 光波——电磁波 光电效应 1905年：爱因斯坦 光子假说 二十世纪三十年代： 光具有“波粒二象性” 传播过程中——波动性 干涉衍射偏振 与物质相互作用时——粒子性 热辐射 光电效应 康普顿效应 光 第十三章 光 的 干 涉 干 涉： 意义——一切波动现象的重要特征之一 本质——两列相干波的迭加 特点——波的能量在空间周期性分布 （加强或减弱） 条件——相干波源 光干涉的特征——光波交迭处的屏上呈现 明暗相间的条纹 §13.1 光的相干性 一、光源的发光机理 n=1 n=2 n=3 n=4 一列持续时间为 10-8 s 的振动方向恒定，振幅不变的简谐波 由于发光的随机性和间隙性， 决定了不同光源或同一光源上两个 不同部分发出的光不满足相干条件。 二、光的不相干叠加与相干叠加 *光矢量：光波是矢量 E 和 H 在空间的传播。实验证 明光波中参与与物质相互作用的是E 矢量，称它为光 矢量。E 矢量的振动称为光振动。 设有两个频率相同的单色光，它们在叠加点的的光振动分别为： ω + = ( ) t cos j 0 E 叠加后 = E E 1 E + 2 其中： 1. 光的不相干叠加： I I1 2I1 2.光的相干叠加： 如果两束光是相干光，则它们的频率相同、振动方向 相同，而且在叠加点两光的相位差 ) j 1 j 2 ( 恒定。 ——干涉相长 ——干涉相消 *任意位置，光强介于明暗之间：I= 0 ~ 4I1 I 4 π 2 π 2 π 4 π 0