大学物理II（杜朝玲）14光的干涉.pptVIP

§13-2 光波的物理图像 一、光的相干性 [例2]在白光下，观察一层折射率为 1.30的薄油膜，若观察方向与油膜表面法线成300角时，可看到油膜呈蓝色(波长为 4800A)，试求油膜的最小厚度。如果从法向观察，反射光呈什么颜色? 解: 需考虑半波损失。根据明纹条件 k=1时有 从法向观察，i=0: k=1时： k=2时： ----绿色光 ----紫外光，不可见 玻璃 MgF2 光在膜的上下表面反射时都有半波损失 反射光干涉相消时有 二.应用 1.增透膜 膜的最小厚度为 或 ----光学厚度 ----此时透射光增强 即光学厚度为某一波长的1/4时，则膜为该波长的增透膜 镜头颜色为什么发紫? 介质劈 1.劈尖干涉 设光垂直入射 棱边处(e=0)，对应 k =0的暗纹 光程差 ----明 ----暗 空气劈 对空气劈，光程差为 (1)每级明或暗条纹与一定的膜厚 e相对应 讨论： ----等厚干涉 (2)干涉条纹为平行于棱边的明暗相间的直条纹。棱边(e =0)处有半波损失时形成暗纹 (3)相邻两明(或暗)纹对应劈尖的厚度差 对空气劈 (4)相邻两明(或暗)纹之间的距离 ----等间距 ? 变大时条纹变密，反之则变疏 (5)劈尖上表面向上平移，干涉条纹间距不变，条纹向棱边移动；反之条纹向相反方向移动 对空气层：平移 距离时有一条条纹移过 * * 研究光的波动特性：干涉、衍射、偏振 激发 辐射 发光持续时间 激发态上电子的寿命 一、原子发光机理 波列 1.发光是间歇的 光波列 ----长度有限、频率一定、振动方向一定的光波 2.不同原子激发、辐射时彼此没有联系 ----同一时刻各原子发出光波的频率、振动方向和相位各不相同 3.同一原子不同时刻所发出的波列，振动方向和相位各不相同 设两相干波源的振动表达式为 传输到P点时振动方程为 P点的合振动为 波的干涉 其中 当 有 当 有 ----强度最强 ----强度最弱 如果 ，波程差 ----半波长偶数倍 有 ----半波长奇数倍 有 　 二、光程 设c为光在真空中的传播速度，v为光在折射率为n的媒质中的传播速度 由折射率定义 t 时间内，光在介质中传播的距离 t 时间内，光在真空中传播的距离 光程：光在某一媒质中走过的几何路程 r与该媒质折射率 n的乘积 nr 介质中 真空中 意义：将媒质中的路程折算成真空中的路程，以便比较 光程差： 相位差： ?：光在真空中的波长 AF和CF在空气中传播距离长，在透镜中传播的距离短 BF则相反 AF、CF和BF的光程相等，它们会聚在F点，形成亮点 透镜不会引起附加的光程差 另：透镜的等光程性 两个独立的光源发出的光或同一光源的两部分发出的光都不是相干光 同一原子同一次发出的光在空间相遇时是相干光 §13-3 光的干涉 2.分振幅法：利用光在两种介质分界面上的反射光作为相干光 如薄膜干涉 相干光的获得 1.分波阵面法：从同一波阵面上取出两部分作为相干光源 如杨氏双缝实验 二、杨氏双缝干涉 1.装置原理 2.干涉明暗条纹的位置 光程差 可得干涉明暗条纹的位置 明纹 暗纹 其中 讨论： (1)对应于k=0的明纹称为中央明纹，对应于k=1, k=2,?称为第一级, 第二级，?明纹 (2)相邻两明(或暗)纹的间距 ----明暗相间的等间隔条纹 ?一定时 (3)白光照射： ----条纹变稀疏 d和D一定时 d?或D? d?或D? ?x? ?x? ----条纹变密集 ?? ?x? ?? ?x? 中央明纹为白色，其它各级为彩色，内紫外红 若 ，则 明纹光强 暗纹光强 (4)光强分布 ----I1、I2为两相干光单独在P点处的光强 [例1]在杨氏双缝实验中，用折射率n=1.58的透明薄膜盖在上缝上，并用λ=6.328?10－7m的光照射，发现中央明纹向上移动了5条，求薄膜厚度 解：P点为放入薄膜后中央明纹的位置 又因P点是未放薄膜时第N级的位置 可得： 另解： 光程差每改变一个?，条纹移动一条 因r2光程未变，r1改变了(n-1)x 三、薄膜干涉 光程差 光疏媒质： 较小的媒质 光疏 光密媒质 反射光的相位突变和附加光程差 光密媒质： 较大的媒质 n1 n2 反射波出现 π 相位的突变，即有附加的λ/2 的光程差，存在半波损失. 根据折射定律 明、暗纹条件 ----暗纹 ----明纹 讨论： ----等倾干涉 (1)由 知，光程差是入射角的函数，只要倾角 i 相同，均对应同一干涉级k 薄膜 反射板 透镜 屏幕 (2)等倾干涉条纹是一组明暗相间的同心圆环，圆环分布内疏外密；半径大的圆环对应的 i 大