姚启钧光学课件--第一章.ppt

主 要 内 容 1.0 光的电磁理论 1.1 波动的叠加性和相干性 1.2 由单色波叠加所形成的干涉图样 1.3 分波面双光束干涉 1.4 干涉条纹的可见度 光波的时间相干性和空间相干性 1.5 菲涅耳公式 1.6 分振幅薄膜干涉（一）——等倾干涉 1.7 分振幅薄膜干涉（二）——等厚干涉 1.8 迈克耳孙干涉仪 1.9 法布里-珀罗干涉仪 多光束干涉 1.10 干涉现象的一些应用 牛顿环 例题 2 用云母片（ n = 1.58 ）覆盖在杨氏双缝的一条缝上，这时屏上的零级明纹移到原来的第 7 级明纹处。若光波波长为 550 nm ，求云母片的厚度。 发光平面的等倾干涉 小 结 一、 光的电磁理论 ①光是某一波段的电磁波， 其速度就是电磁波的传播速度。 ②光波中的振动矢量通常指的是电场强度。 ③可见光在电磁波谱中只占很小的一部分， 波长在 390 ~ 760 nm 的狭窄范围以内。 ④光强： I = A 2 。 二、光的相干条件： 频率相同 、振动方向相同、相位差恒定。 三、相位差和光程差 真空中 均匀介质中 光程： 光程差： 相位差： 四、干涉的分类： 五、干涉图样的形成： （1）干涉相长： （2）干涉相消： 六、干涉条纹的可见度： 七、半波损失的结论： 　　 当光从折射率小的光疏介质向折射率大的光密介质表面入射时，反射过程中反射光有半波损失。　　　　　　 八、杨氏双缝： 九、等倾干涉： 十、等厚干涉： 十一、迈克耳孙干涉仪： 十二、劈尖： 十三、牛顿环： 例1：透镜表面镀一层MgF2，其折射率为1.38。为了使透镜在可见光谱的中心波长（5500埃）处产生极小的反射，则镀层必须有多厚？ 解：设镀层薄膜厚度为h，要使波长为5500埃的光入射到透镜时的反射极小，即光在MgF2薄膜的反射产生干涉相消，由薄膜干涉相消条件得 例2：如图，玻璃片长l＝10cm，h＝0.05mm，从60°的反射角观察，问玻璃片单位长度看到的干涉条纹数目为多少？设单色光波长为5000埃。 解：如图所示， 单位长度内看到的干涉条纹数 例3：上题中，从垂直方向看去，相邻两条暗纹间距为1.4 mm，玻璃片长度17.9cm， h＝ 0.036mm，求光波的波长。 解：如图，依题意有 由薄膜干涉相消条件得 例4：波长为4000埃～7600埃的光正射在厚度为1.2×10－6 m，折射率为1.5的玻璃片上，从玻璃片反射的光中那些波长的光最强？ 解：由薄膜干涉相长的条件得 例5：迈克尔孙干涉仪的可调反射镜移动0.25mm时，看到条纹移过的数目为909个，求所用光波波长。 例6：调节一台迈克尔孙干涉仪，使用波长为5000埃的扩展光源，若要使圆环中心处相继出现1000条圆条纹，干涉仪一臂移动的距离为多少？ 解：干涉仪一臂移动的距离相当于“薄膜”厚度变化大小，由干涉相长条件可得 作业 P66 1，2，3，4，8，9，11，12，15，16 当 明条纹 当 暗条纹 由此式可以看出 因此，P点的光强为： 透射光强 光强分布曲线如图 以不同的入射角的入射光，就形成同心圆形的等倾干涉条纹。 镀银面G和G′的反射面率越大。干涉条纹越清晰。这是F-P干涉仪于其他干涉仪所具有的最大的优点。 如果用复色面光源照射 F-P干涉仪，则?还?随 而变。即不同波长的最 大值出现在不同的方向。 复色光就展开形成彩色 光谱，?越大，条纹越细锐。 习题讨论课 凡入射角相同的就形成同一条纹，即同一干涉条纹上的各点都具有同一的倾角——等倾干涉条纹。 对应于每一直线条纹的薄膜厚度是相等的——等厚干涉条纹。 将 n2＝1.38，i2＝0°，波长5500埃代入上式得薄膜反射产生干涉相消所对应的厚度为 即镀层薄膜厚度至少为0.9964×10-7米。 答：镀层薄膜厚度至少为0.9964×10-5cm。 没有半波损失？ 600 h 600 600 厚度为h处观察到的干涉条纹的级数为 在厚度最大处的干涉级最高，由干涉相长条件 有没有半波损失？ 答：单位长度内看到的干涉条纹数为10。 99为什么要加1？ 相邻暗纹位置对应的厚度差为 所以光波波长为 答：光波波长为5.6×10－4mm。 q Dh hk 明纹 暗纹 q DL 明纹 暗纹 hk+1 被检体 被检体 被检体 被检体 （3）检查平面： 空气 (4)测细丝