光的干涉近年原文.ppt

光的干涉一、杨氏双缝干涉1.实验装置Tomas.Young（1773-1829）在1801年首先用实验的方法研究了光的干涉现象，即著名的杨氏双缝干涉实验。这个实验，在科学史上最早得到两列相干光波；最早以明确的形式确定了光波的叠加原理；用光的波动性解释了干涉现象。这为光的波动理论确定了实验基础。Young使用强烈的单色光照射到开有小孔(缝)S的不透明光阑上，后置一平行的、开有双孔(缝)S1和S2的光阑，且关于S对称。由S1和S2发出的光照射到光屏上，出现了干涉条纹。Young用Huygens原理解释了这一实验。频率相同振动方向相同 有恒定的相位差光程差不太大光强差不太大2.相干光条件因大量原子(分子)的辐射具有：①独立性；②随机性；③断续性，因此普通光源发出的光是非相干光，不能观测到干涉现象。因为只能在光波列的长度范围内叠加才可能发生干涉现象，因而光波列的长度也称为相干长度。普通光源的相干长度较小，只有几毫米到十几个厘米，而激光的相干长度从十几米到几十公里。普通光源一次发光的全部，称为光波列。光波列相干光条件1.分波面法二、获取相干光的方法在光源发出的光的某一波面上，取两个子波源，他们发出的光可产生干涉现象，此法称为分波面法。如杨氏双缝、双镜和劳埃镜等干涉实验。2.分振幅法一束光线经过反射、折射后，形成的两束光线产生干涉的方法称为分振幅法。如薄膜干涉、等厚干涉等。①干涉相长（明纹中心）②干涉相消（暗纹中心）3.干涉条纹公式二、双缝干涉的条纹特征1.条纹分布明纹中心暗纹中心从中心开始，分别称为中央明纹、一级明（暗）纹、二级明（暗）纹……1234123402.干涉花样632.8nm的氦氖激光器产生的干涉条纹589.3nm的钠黄光产生的干涉条纹自然光产生的干涉条纹3.条纹间距①相邻明纹间距②相邻暗纹间距可以看出相邻明纹（暗纹）的间距（条纹宽度）都相同，所以条纹明暗相间平行等距（等宽）。可用此结论测定光波的波长。123412340条纹间距两相邻明（暗）纹中心之间的距离称为条纹间距。也可看做是暗（纹）的宽度，即条纹宽度。4.影响条纹间距的物理量①缝、屏间距D增大缝屏间距，条纹间距（宽度）增加；减小缝屏间距，条纹间距（宽度）减小。②双缝间距d增大缝距，条纹间距（宽度）减小；减小缝距，条纹间距（宽度）增大。要得到清晰的条纹，必须要求：③光波波长λ增加实验光波长，条纹间距（宽度）增加；减小实验光波长，条纹间距（宽度）减小。当用白光照射时，屏幕对称中心处各种波长的光波都干涉加强形成明纹，所以仍为白色。红色波长最长，因而红色条纹间距最大；紫色波长最短，因而紫色条纹间距最小。从而在中央白色明纹两侧会依此出现各色条纹，且在一些地方出现各色光的颜色重叠，形成由中央向外由紫到红的彩色条纹。讨论Lloyd镜的工作原理是：由缝（孔）发出的光线一部分直接入射到光屏上，另一部分经平面镜反射后照射到光屏上，从而形成相干光。Lloyd镜干涉等效为Young双缝干涉。S2是缝光源S1对平面镜的虚像，可看作另一缝光源。S1直接发出的光和经镜面反射后的光线形成相干光。等效于双缝S1、S2发出的光。由于反射光的相位出现了?的突变，即发生了半波损失。干涉条纹与Young双缝干涉结果有非常重要的不同。即：干涉结果出现明暗条纹的位置与Young双缝条纹正好相反。1.干涉装置2.相干机制3.干涉分析三、洛埃镜干涉三、洛埃镜干涉一、薄膜干涉1.干涉装置单色光以入射角i从折射率为n1介质进入折射率为媒质n2的介质。在薄膜的上下表面产生的反射光与透射光，满足相干条件，经透镜汇聚后，在焦平面(光屏)上产生干涉条纹。二、劈尖等厚干涉劈尖两平板透明介质（玻璃）的一端棱边接触而形成的夹角很小的器件，称为劈尖。若透明介质间为空气就称为空气劈尖。等厚干涉同一厚度处的反射（透射）光形成同一级条纹，这种现象称为等厚干涉。1.干涉装置用单色平行光垂直照射空气劈尖，经劈尖上下表面反射（或透射）的光线产生干涉，条纹为明暗相间、均匀分布的平行于劈棱边的干涉条纹。等倾干涉相同入射角的反射（透射）光形成同一级条纹，这种现象称为等倾干涉。例：测量钢球直径用波长为589.3nm的钠黄光垂直照射长L=20mm的空气劈尖，测得条纹间距为： 。求：钢球直径d。解：2.等厚干涉的应用将物体夹在两薄玻璃片间，形成劈尖，用单色平行光照射。①测量微小物体的厚度