大学物理 第12章光的干涉.pptVIP

一、分振幅干涉一列光波在两种透明介质的界面上分为反射光与透射光，经过不同路径再相遇而发生的干涉现象，称为分振幅干涉。12.4光的分振幅干涉（薄膜干涉）32123光源1考虑到能量损失，只讨论前二条光线的光程差问题。二、分振幅干涉的光程差表达式由折射定律两反射光还要考虑是否有半波损失：1）两反射光有半波损失2）两反射光无半波损失两束光的光程差：明纹暗纹式中k只能取零和正整数单色光：具有某一确定波长的光称为单色光;准单色光：具有某一波长范围的光(一种颜色);复色光：具有某些波长范围的光(多种颜色);。波长约在0.390.78，对应的频率范围为7.6910143.841014Hz，这个波段内的电磁波叫可见光。在可见光范围内不同的频率引起不同的颜色感觉。三、可见光四、光强其大小为光波的强度即在波动光学中，主要讨论光波所到之处的相对光强分布，即光波的强度：沿某一确定方向传播的平面电磁波的能流密度为：光强：单位面积上的平均光功率或光的平均能流密度若光是简谐波：12.1光的干涉现象及相干条件满足一定条件的两列波在空间相遇，在相遇区域有光强的稳定的、重新分布，有的地方光强最大，有的地方光强最小，这种现象称为光的干涉现象。一、光的干涉现象相干条件：（1）两束光的频率相同；（2）两束光的振动方向相对固定且不垂直；（3）两束光的相位差恒定。满足该相干条件的两束光称为相干光，发射相干光的光源称为相干光源。设波源S1、S2都作简谐振动：由叠加原理，P点的合振动为：PS2S1r2r1两波在相遇点P的振动分别为：二、相干条件的推导两束光相遇，一是可用叠加原理，另一是可设两束光都是简谐波。I12为干涉项，若I12处处为零，则两束光不相干。?为两光矢量之间的夹角首先要?1=?2，即：两束光的频率相同；其次，若?随时间变化，或?=?/2，积分也为零，所以两束光的振动方向相对固定且不垂直；一般条件下：cos??1。另外，若?1-?2随时间变化，积分也为零，所以：两束光的相位差恒定若要I12≠0，就要满足一定的条件。满足相干条件两束光波相遇时，其合振动仍然是简谐振动合振幅：合波强(光强)：其中：两列波到达P点的相位差在两束光相遇区域的总光强并不简单地等于两束光强的之和，而是多出一干涉项，它引起了光强在空间的重新分布。三、光强分布光强分布与相位差的关系光强最大，相长干涉；光强最小，相消干涉。在相干光的交叠区域形成振幅、光强稳定分布，并且实际光强不等于两光强简单相加的现象，称为光的干涉现象。有些地方光强最大，是相长干涉，有些地方光强最小，是相消干涉。四、相位差与光程差的关系?：光波的频率是由光源决定的，不同媒质的光速不同，所以波长也随之取不同值。12对相位差的公式要进一步讨论?初相差：一般为零?负号：余弦函数是偶函数媒质中折射率与波长的关系：得相位差和光程差的关系：真空中波长：?0，媒质中波长：?n利用光程和光程差：透镜的等光程性：平行光束从同一波阵面上相位相同的各点，到达会聚点时，相位仍相同。从而相互加强。即这几束光线走过相同的光程。所以透镜不附加光程，具有等光程性。例12-1·S1S2r1r2dnpABCDEF焦点五、相干光的获得1）间断性一个原子每一次发光只能发出一段长度有限，频率一定和振动方向一定的光波波列。这每个波列的频率，振动方向，初位相一般是不同的。1、普通光源发光特点：2）随机性无法预测普通光源中哪个原子发光，以及跟踪一个原子时也无法预测它是在什么时侯发出的光，具有什么样的频率，振动方向以及初位相等，这些都是随机的。不同原子(分子)发出的光，同一原子(或分子)在不同时刻发出的光是不相干的。结论普通光源要获得相干光，必须是同一原子同一时刻发的光相遇，可把同一点光源(缝光源)发出的光分成两束，然后再使它们在空间相遇，这时才能满足相干条件将点光源发出的某一波阵面分成两部分，同一波阵面频率相同，振动方向相对固定且不垂直，位相恒定，满足相干条件，使这部分光沿不同路径传播后再使之相遇，则在相遇区域内会产生干涉，如杨氏双缝实验。2、获得相干光的方法具体方法：1）分波阵面干涉