基础物理学 第7章 光的干涉.ppt

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1、第7章光的干涉7/30/2021吉林大学物理教学中心7.1光的相干性7.1.1光的干涉相干条件一、光矢量产生感光和生理作用主要是电矢量。可见光：400～760nm光是电磁波，电场强度矢量称为光矢量。二、光的干涉现象满足条件若干束光波的相遇区域里，有些点振动始终加强（亮条纹），有些点振动始终减弱（暗条纹），称为干涉现象。三、相干条件相干条件2：频率相同光波之间才能发生干涉。相干条件3：相位差恒定光波之间才能发生干涉。相干条件1：只有平行振动分量间才能发生干涉。7/30/2021吉林大学物理教学中心四、相干强度满足相

2、干条件时，两相干光光强为若干涉极大；（1）干涉极小；（2）（3）为其他值时，光强介于0~4I0之间。相位差7/30/2021吉林大学物理教学中心S1S2r2r1Pn1n27.1.2光程差在折射率n介质中传播几何路程为r，相位变化为L=nr是光程。S1和S2发出光束，在折射率为n1和n2媒质中传播，在P点相遇。当初相相同时，相位差为称为光程差。n2=n1=n时，7/30/2021吉林大学物理教学中心（2）光通过薄透镜时不产生附加的光程差。（1）光程差与相位差关系是FacbABCFacbABCFSacSb7/30/

3、2021吉林大学物理教学中心7.1.3获得相干光的方法分波面法:杨氏双缝费涅尔双镜劳埃镜分振幅法:补充条件:薄膜干涉劈尖干涉牛顿环振幅相差不能太大；光程差不能太大。SS1S2aaaa'a"7/30/2021吉林大学物理教学中心7.2分波阵面干涉7.2.1杨氏双缝干涉一、实验装置Daxr2r1oS1S2PSIx07/30/2021吉林大学物理教学中心二、干涉加强、减弱条件r2DPaxr1o波程差由极值条件：（明纹）(7.8)（暗纹）(7.10)得到7/30/2021吉林大学物理教学中心三、条纹特征（1）明暗相间直条纹

4、对称分布在中央明纹两侧。（2）条纹等间距（相邻两明纹或暗纹之间）（3）用白色光源时，中央条纹为白色，其它各级形成彩色条纹分布。7/30/2021吉林大学物理教学中心7.2.2劳埃镜实验实验装置实验意义验证了半波损失的存在。S2MLS1劳埃镜7/30/2021吉林大学物理教学中心单色光照射相距0.2mm的双缝上，双缝与屏幕的距离为1m。①若一级明纹到同侧四级明纹距离为7.5mm，求单色光波长；②若入射光的波长为600nm，求相邻两明纹间的距离。解：（1）由（2）当l＝600nm时，相邻明纹间隔是例7.17/3

5、0/2021吉林大学物理教学中心杨氏实验装置中，光源波长=640nm，两缝间距a为0.4mm，光屏离狭缝距离为50cm，试求：①两个第三级明纹中间的距离；②若屏上P点离中央明纹的中心距离x为0.1mm，则从双缝发出的两束光传到屏上P点的相位差是多少？解：（1）根据双缝干涉明纹位置公式（2）例7.27/30/2021吉林大学物理教学中心解：放置介质片后，有对于零级明纹，=0，其位置应满足原来零级明纹位置满足:相比之下，在放置介质片后，零级明纹应向下移。在双缝实验中，波长l单色光垂直入射，若在缝S2与屏之间放置厚度

6、为d、折射率为n的透明介质薄片，试问原来的零级明纹将如何移动？如果观测到零级明纹移到了原来的k级明纹处，求该透明介质的厚度d。放置介质片前，原来－k级明纹位置满足按题意有即okd例7.37/30/2021吉林大学物理教学中心7.3分振幅干涉7.3.1薄膜干涉肥皂膜干涉白光入射单色光入射7/30/2021吉林大学物理教学中心由折射定律n1sini=n2sinr考察光源发出任一光线ierABCn1n2n1PSLD7/30/2021吉林大学物理教学中心干涉极值条件是：（1）对厚度均匀的薄膜，e一定，同一条干涉条纹上各点对

7、应入射线的入射角相同，称为等倾干涉。垂直入射时：（i=0）7/30/2021吉林大学物理教学中心观察等倾条纹的实验装置和光路inMLSf屏幕条纹变化等倾条纹7/30/2021吉林大学物理教学中心式中l/2依情况而定。（2）半波损失视折射率分布而定考虑半波损失。不考虑半波损失。当当e2n3ni1n7/30/2021吉林大学物理教学中心（3）透射光干涉（n2>n1）ierABCn1n2n1DEF34如果i=0，则7/30/2021吉林大学物理教学中心（4）增透（射）膜和增反射膜增透膜:由透射光加强条件注意：也可以利用反

8、射减弱条件照相机镜头是蓝紫色垂直入射（MgF2n=1.38）n2=1.38n1=1.0n3=1.557/30/2021吉林大学物理教学中心由反射光加强条件增反膜:注意：也可以利用透射减弱条件。n2=2.35n1=1.38n0=1.55（ZnSn=2.35）7/30/2021吉林大学物理教学中心空气中的水平肥皂膜厚度e=0.32m，折射率n2=1.33，白光