07光的干涉.ppt

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1、光学简史17世纪：粒子说(Newton)波动说(Huygens)19世纪：双缝实验(ThomasYoung)电磁理论(Maxwell)——光的波动性20世纪初：光电效应康普顿效应(Compton)——光的粒子性波动光学光子理论(Einstein)——光的波粒二象性1960年：红宝石激光器(Maiman)——现代光学本篇主要内容一光的干涉二光的衍射三光的偏振§3.1光源相干光§3.2光程与光程差§3.3双缝干涉§3.4薄膜干涉§3.5迈克尔孙干涉仪第三章光的干涉光源：能发光的物体称为光源。§3.1光源相干光一光源热辐射发光电致发光光致发光（

2、荧光、磷光）化学发光激光等等普通光源的发光机理不同原子发出的光，一般不是相干光。12相干光的条件：频率相同，振动方向相同，相位差恒定二相干光的获得方法原则是“一分为二”有分波振面法和分振幅法两种分波振面法分振幅法pS*11'2'2P§3.2光程与光程差一光程复习：真空中光速C，介质中光速V=C/n，又真空中=C/（是频率）介质中在介质中一段路程x上光波波数为可见，介质中几何路程x相当于真空中几何路程nx,称nx为光程.P二光程差为进一步认识光程的意义，见图中例子S1的光波传至P点，引起的振动为S2的光波传至P点，引起的振动为相

3、位差与光程差的关系为光程差可见采用光程的概念后，相当于把光在介质中的传播都折算成为光在真空中的传播两者的相位差为e.g.rn1n2d1d2一杨氏双缝实验§3.3双缝干涉N=1012二干涉明暗条纹的位置Dr2r1POExdMs2S11条纹位置的推导，如图：当，P点为明条纹，得k=0,1,2,3...明条纹在屏幕上的位置近似条件又若，则P点为暗条纹，得k=0,1,2,3...暗条纹在屏幕上的位置思考：（1）要条纹变宽，可采取什么措施？（2）用白光照射双缝，在分别用不同滤光片，则结果将如何？（1）当平行单色光垂直照射双缝时，屏幕中央（x=

4、0）为明条纹，向两侧分布明暗相间的条纹；（4）可利用x、D和d求得光波长。2结论（2）条纹宽度x=Dd，单色光条纹间距（宽度）相等；（3）x，可见对于复色光，x≠0时明条纹有色散，内侧紫，外侧红；三类似实验简介1菲涅耳双棱镜实验2菲涅耳双面镜实验3洛埃镜实验ds2S1cPMSNBEE’S2S1M2M1SEMN’ES1E’S2洛埃镜实验表明光在相对较密的介质表面反射时有半波损失O例:在杨氏双缝干涉实验中，屏与双缝间距离D=1m，用钠光灯作单色光源（=589.3nm)。问（1）d=2mm和d=10mm两种情况下，相邻明纹

5、间距各为多大？（2）如果肉眼仅能分辨的距离为0.15mm，现用肉眼观察干涉条纹，问双缝的最大间距是多少？解相邻两明条纹间的距离为当d=2mm时当d=10mm时（2）如果x=0.15mm这表明，在这样的条件下，双缝间距必须小于4mm才能看到干涉条纹。例:以单色光照射到相距为0.2mm的双缝上,双缝与屏幕的垂直距离为1m.(1)从第一明纹到同侧旁第四明纹间的距离为7.5mm,求单色光的波长;(2)若入射光的波长为600nm,求相邻两纹间的距离.解(1)根据双缝明条纹的条件第一和第四条纹间距(2)当=600nm时,相邻条纹间的距离为例:双缝

6、实验,钠黄光(=5893Å),相邻两明条纹的角距离(即相邻两明条纹对双缝中心处的张角)为0.20.⑴对于什么波长的光,相邻两明条纹的角距离将比用钠黄光测得的大10%？⑵若将装置浸入水中(n=1.33),相邻两明条纹的角距离有多大？解：⑴k+1级k级d按题意于是⑵浸入水中，则明纹条件变为类似的，可得ss'MANB图中光线SMNS'与SABS'相比,几何路程显然不同,但光程相同.当同相的平行光入射时经薄透镜f会聚在焦平面上,各条光线会聚后f'薄透镜对物象间各光线不会引起附加的光程差.总是加强,可见薄透镜只会改变光波的传播情况,1.透镜

7、的等光程性Notes:11'2'22.光程中的半波损失：从光疏介质(n较小)到光密介质(n较大)，垂直入射或掠射(入射角90)情形，反射光附加光程0/2.11'2'2思考题:请分析在下列条件下,光1和2以及1'和2'之间有没有附加光程差?3n1>n2>n3的情形;2n2最小的情形;1n2最大的情形;4n1

8、管中充入待测气体而将空气排出,干涉条纹就会移动.测定条纹的移动数目,可以推知气体的折射率.设l=20cm,=589.3nm,空气n1=1.000276,换充气体时干涉条纹移动N=200条,求