大雾第10章光的干涉.pptxVIP

第10章 光的干涉10.1 杨氏双缝干涉 1801年，杨氏巧妙设计，把单个波阵面分解成两个波阵面，锁定它们的相差，研究了光的干涉现象。他用叠加原理解释干涉现象，第一次测定光的波长。加强 减弱明纹暗纹干涉条纹特点：双缝干涉条纹是与双缝平行的一组明暗相间彼此等间距的直条纹，上下对称条纹间距：pΔx = Dλ / d ①光源 S 位置改变：S下移，零级明纹上移，条纹整体向上平移；S上移，条纹整体向下平移，条纹间距不变。 ②双缝间距 d 改变：d 增大，Δx减小，零级明纹中心不变，条纹变密。d 减小，Δx增大，条纹变稀疏。pΔx = Dλ / d ③双缝与屏幕间距 D 改变：D 减小，Δx减小，零级明纹中心不变，条纹变密。D 增大，Δx增大，条纹变稀疏。 ④入射光波长改变： λ 增大，Δx增大，条纹变疏；λ 减小，Δx减小，条纹变密。例：单色光照射相距 0.2mm 的双缝上，双缝与屏幕的垂直距离为1m。1)从第一级明纹到同侧的第四级明纹的距离为 7.5mm ，求单色光波长。2)若入射光波长为600nm，求相邻两明纹距离。解：1) 2)例：在杨氏双缝实验中，用白光(400~760nm)垂直入射双缝，两缝间距为0.2mm，观察屏与缝之间的距离为 D =1.5m，求：1)第 k 级光谱宽度；2)第一级光谱的宽度？3)第一级光谱与第二级光谱是否会重叠？解：1)波长为 λ 的单色光，其第 k 级明纹位置白光的第 k 级光谱宽度为：2)第一级光谱的宽度？3)第一级光谱与第二级光谱是否会重叠？10.2 双缝干涉的光强分布合光强干涉项其中若则光 强 分 布 图对比度：波长不同条纹间距不同红光光强分布图紫光光强分布图10.3 分波阵面干涉法的其它实验10.3.1.菲涅耳双棱镜实验10.3.2 菲涅耳双面镜实验P10.3.3 洛埃镜实验PLM10.4 普通光源及其相干性 相干光的获得 为什么室内两个灯泡同时照明时，墙上、桌面上没有明暗相间的条纹？ 在实验室里，使用两个单色光源，如两只钠光灯(发黄光)发出的光相叠加时，也观察不到稳定的干涉分布呢？1)普通光源的发光机制1P2激发态 普通光源发光特点： 原子发光是断续的，每次发光形成一长度有限的波列，各原子各次发光相互独立，各波列互不相干。跃迁自发辐射基态原子能级及发光跃迁2)相干光的产生波阵面分割法振幅分割法光源*10.6 光程与光程差 薄透镜的等光程性10.6.1 光程与相位差*P*光程：光程差：例：杨氏双缝实验，λ = 0.55×10-9nm 用透明片遮住上缝，中央明纹向上移动 3 个条纹，已知该片折射率为 1.4，求该片厚度。3P2S110解：没加透明片时：S2 说明加透明片后，S1P上的光程增加为3λ，设片厚为 e，则：10.6.2 薄透镜的等光程性AB焦平面AB透镜不引起附加的光程差22.6 薄膜干涉（一）：等厚干涉劈尖明纹暗纹讨论 1）劈尖为暗纹（明纹）（暗纹）劈尖干涉2）相邻明纹（暗纹）间的厚度差3）条纹间距（明纹或暗纹）劈尖干涉 例： 有一玻璃劈尖 ,放在空气中 ,劈尖夹角 , 用波长 的单色光垂直入射时 , 测得干涉条纹的宽度,求 这玻璃的 折射率.解劈尖干涉的应用1）干涉膨胀仪2）测膜厚3）检验光学元件平整度4）测细丝的直径空气牛顿环：由一块平板玻璃和一平凸透镜组成光程差牛顿环实验装置T显微镜L M半透半反镜S牛顿环干涉图样光程差R明纹dr暗纹明环半径暗环半径明环半径讨论暗环半径 1）从反射光中观测，中心点是暗点还是亮点？从透射光中观测，中心点是暗点还是亮点？2）属于等厚干涉，条纹间距不等，为什么？3）将牛顿环置于 的液体中，条纹如何变？ 4）应用例子:可以用来测量光波波长，用于检测透镜质量，曲率半径等.工 件标 准 件测量透镜的曲率半径 例：用氦氖激光器发出的波长为 633nm 的单色光做牛顿环实验，测得第个 k 暗环的半径为5.63mm , 第 k+5 暗环的半径为7.96mm，求平凸透镜曲率半径R。解： 例3 如图所示为测量油膜折射率的实验装置 , 在平面玻璃片G上放一油滴，并展开成圆形油膜，在波长 的单色光垂直入射下，从反射光中可观察到油膜所形成的干涉条纹。已知玻璃的折射率，, 油膜的折射率 问：当油膜中心最高点与玻璃片的上表面相距 时，干涉条纹如何分布？可见明纹的条数及各明纹处膜厚 ? 中心点的明暗程度如何 ? 若油膜展开条纹如何变化?LSG解1）条纹为同心圆明纹油膜边缘明纹 由于 故可观察到四条明纹。 当油滴展开时，条纹间距变大，条纹数减少。总结： 1）干涉条纹