[理学]10-1 光的干涉.ppt

半波损失 1.薄膜反射光的干涉（光线垂直入射） 2. 薄膜透射光的干涉 3. 增透膜与反射膜 第十章 光的波动性 §10.1 光的干涉 §10.2 光的衍射 §10.4 光的偏振 §10.5 旋光现象 §10.6 光的吸收 第一节 光的干涉 一、光的相干性 二、杨氏双缝实验 三、光程和光程差 1. 相干条件 ① 频率相同 ② 振动方向相同 ③ 有固定的相位差 一、光的相干性 干涉加强或减弱的条件 干涉加强 干涉减弱 2. 相干光源 相干光源——符合相干条件的光源 相干光——相干光源发出的光 把光源上同一原子同一次发出的光分成两束 3.相干光的获得方法 振幅分割法：其原理是利用反射、折射把波面上某处的振幅分成两部分，再使它们相遇从而产生干涉现象。 波阵面分割法：光源发出的某一波阵面上，取出两部分面元作为相干光源。 1.相干光 ——S1、S2发出的光 二、杨氏双缝干涉实验 2. 波程差计算 设：双缝中垂线与屏的交点为坐标原点O 作： S1C?CP， 由于 q 很小 波程差 （1）条纹分布 ±：表示各级条纹在屏幕中心O点 两侧对称分布 明纹 k=0,1,2… 暗纹 k=1,2… k——干涉条纹的级次 k=0 有x=0，d =0 ——中央明条纹 k=0(中央明纹) k=1(+1级明纹) k=2(-2级明纹) k=2(+2级明纹) k=1(-1级明纹) 3.干涉规律 波程差： 加强 k=0,1,2… 减弱k=1,2… 相邻明(暗)条纹间距 （2）条纹特点 d、D一定， ?x∝? —明暗相间等间距分布 ? 、D一定， ?x∝1/ d 杨氏干涉实验的应用——测量光波波长 方法一 方法二 干涉问题分析要点 (1)搞清发生干涉的光束； (2)计算波程差(光程差)； (3)搞清条纹特点：形状、位置、级次分布等. 例: 用钠光 做双缝干涉实验， 求（1）在空气中 相邻干涉条纹的 间距是多少？ （2）在空气中两个第五级明纹间的距离？ （3）在空气中+3级与-5级明纹间的距离？ 解： 双缝干涉明纹公式为： （2） （3） 三、劳埃德镜 相干光源：实光源S1和一个虚光源 S2 验证了反射时有半波损失存在—当屏幕 P 移至 L 处，从 S1 和 S2 到 L点的光程差为零，但是观察到L点为暗条纹. ? 表明：入射光与反射光在L处相位相反，即相位差为p. 反射光有半波损失 光疏介质 (n较小) 光密介质 (n较大) 反射光没有半波损失 折射光没有半波损失 当光线从光疏介质射向光密介质时,反射光的相位较之入射光的相位跃变了p. 即相当于反射光与入射光之间附加了半个波长的波程差. 四、光程和光程差 实验表明：单色光通过不同的介质时，频率 不变，但传播速度改变了。 (1) 介质的折射率 1. 光程 ≥1 （2） 光在介质中和真空中的比较 ——光在介质中波长变短 真空中光的波长 介质中光的波长 介质中： 介质中： · · a b n r u 介质 光在介质中走过的几何路程 r 所需的时间： 相同时间光在真空中走过的几何路程： r——光在介质中的几何路程 n r——光在真空中的几何路程 光程 （3） 光程 即：把光在介质中走过的路程折算为光在真空中的路程 讨论光通过不同介质的干涉条件时： 把光通过不同介质的几何路程换算成光程 当一束光连续通过几种不同介质时，总光程 把光通过不同介质的复杂情况都变换为光通过真空中的情形来处理 干涉加强 干涉减弱 * P * 2.光程差： 两光程之差。 结论：对干涉起决定作用是光程差， 而不是 几何路程差. F a c b · A B C 不同光线通过透镜要改变传播方向，但不会引起附加光程差—薄透镜成像的等光程性 A、B、C 的相位相同，在F点会聚，互相加强 B?F， C?F 各光线等光程 说明 A?F， 解释 AaF的几何路程比BbF长，但BbF在透镜中经过的路程比长，换算成光程， AaF的光程与BbF的光程相等. 使用透镜不会引起各相干光之间的附加光程差 例：在杨氏双缝实验中，把厚度为 h、折射率为 n的介质置于 S2后，问原来的零级条纹移至何处？ 解：插入介质后，从S1和S2发出的相干光所对应的光程差为 当光程差为零时，对应零级条纹 所以零级明条纹下移 *若介质覆盖在S1上，则 所以零级明条纹上移 当光程差为零时，对应零级条纹 结论：插入介质块后，中央零级条纹上移或下移对应于介质块放置在上缝或下缝. [例]在杨氏双缝干涉中，P为光屏上第五级明纹所在位置，现将薄玻璃片插入从S1发出的光束的途中，则P点变为中央明纹的位置，求薄玻璃片的厚度e。（已知光的波长为600nm，玻璃的折射率为1.5。） n S1 S2 r2 e P · x