第11章 光的干涉111.ppt

*,第十一章 光学,物理学,第五版,光,学,第,十,一 章,1,本章目录,11-1,相干光,11-5,迈克耳孙干涉仪,11-4,劈尖 牛顿环,11-3,光程 薄膜干涉,11-2,杨氏双缝干涉实验 劳埃德镜,11-6,光的衍射,11,7,单缝衍射,2,本章目录,11-12,双折射 偏振棱镜,11-11,反射光和折射光的偏振,11-10,光的偏振性 马吕斯定律,11-9,衍射光栅,11-8,圆孔衍射 光学仪器的分辨本领,3,一 光是一种电磁波,平面电磁波方程,光矢量,E,矢量,能引起人眼视觉和底片感光，叫做光矢量,.,真空中的光速,11-1,相干光,4,可见光的范围,二 相干光,1,普通光源的发光机制,原子能级及发光跃迁,基态,激发态,5,P,2,1,普通光源发光,特点,：原子发光是断续的，每次发光形成一个短短的波列,各原子各次发光相互独立，各波列互不相干,.,6,波阵面分割法,*,光源,2,相干光的产生,振幅分割法,7,实 验 装 置,p,一 杨氏双缝干涉实验,波程差,8,实 验 装 置,p,加强,减弱,9,暗纹,明纹,加强,减弱,10,讨论,条纹间距,明、暗,条纹的位置,白光,照射时，出现,彩色,条纹,暗纹,明纹,11,(,1,),一定时，若 变化,则 将怎样变化？,12,(,2,),一定时,条纹间距 与 的关系如何？,13,例,1,在杨氏双缝干涉实验中，用波长,=589.3 nm,的纳灯作光源，屏幕距双缝的距离,d,=800 mm,，,问：,(,1,),当双缝间距,mm,时，两相邻明条纹中心间距是多少？,(,2,),假设双缝间距,10 mm,，,两相邻明条纹中心间距又是多少？,14,解,(,1,),d,=1 mm,时,(,2,),d,=10 mm,时,已知,=589.3 nm,d,=800 mm,求,(,1,),d,=1 mm,时,(,2,),d,=10 mm,时,15,例,2,以单色光照射到相距为,0.2 mm,的双缝上，双缝与屏幕的垂直距离为,1,m,.,(,1,),从第一级明纹到同侧的第四级明纹间的距离为,7.5 mm,，,求单色光的波长；,(,2,),若入射光的波长为,600 nm,中央明纹中心距离最邻近的暗纹中心的距离是多少？,16,解,(,1,),(,2,),已知,求,(,1,),(,2,),17,二 缝宽对干涉条纹的影响 空间相干性,实验观察到，随缝宽的增大，干涉条纹变模糊，最后消失,空间相干性,18,三 劳埃德镜,半波损失,：,光由光速较大的介质射向光速较小的介质时，反射光位相突变,.,P,M,L,19,一 光程,光在真空中的速度,光在介质中的速度,真空中的波长,介质的折射率,介质中的波长,11.3,光程,薄膜干涉,20,*,P,*,介质中的波长,波程差,相位差,21,*,P,*,物理意义,：,光在介质中通过的几何路程折算到真空中的路程,.,介质折射率与光的几何路程之积,=,(,1,),光程,22,(,2,),光程差,(,两光程之差,),光程差,相位差,*,P,*,23,干涉,加强,干涉,减弱,24,A,B,二 透镜不引起附加的光程差,A,B,焦平面,25,P,L,三 薄膜干涉,D,C,3,4,E,5,A,1,B,2,26,P,L,D,C,3,4,E,5,A,1,B,2,27,光程差,加 强,减 弱,P,L,D,C,3,4,E,5,A,1,B,2,28,P,L,D,C,3,4,E,5,A,1,B,2,透,射光的光程差,根据具体情况而定,注意：,透射光和反射光干涉具有互补 性，符合能量守恒定律,.,29,薄膜,a,a,1,a,2,n,1,n,2,n,3,不论入射光的的入射角如何,额外程差的确定,满足,n,1,n,3,(,或,n,1,n,2,n,2,n,3,(,或,n,1,n,2,1,的液体中，条纹如何变？,52,(,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,53,总结,(,1,),干涉条纹为光程差相同的点的轨迹，即厚度相等的点的轨迹,.,54,(,2,),厚度线性增长条纹等间距，厚度非线性增长条纹不等间距,.,(,3,),条纹的动态变化分析（变化时）,55,(,4,),半波损失需具体问题具体分析,.,56,11.5,迈克耳逊干涉仪,单色光源,反射镜,反射镜,与 成 角,补偿板,分光板,移动导轨,一 迈克耳孙干涉仪光路及结构,57,反射镜,反射镜,单色光源,光程差,的像,58,当 不垂直于 时，可形成劈尖型等厚干涉条纹,.,反射镜,反射镜,单色光源,59,干涉条纹移动数目,二 迈克耳孙干涉仪的主要特性,(,1,),两相干光束完全分开；,(,2,),两光束的光程差可调,.,移动距离,移动反射镜,60,干涉条纹的移动,当 与 之间距离变大时，圆形干涉条纹从中心一个个长出,并向外扩张,干涉条纹变密,；,距离变小时，圆形干涉条纹一个个向中心缩进,干涉条纹变稀,.,61,插入介质片光程差,光程差变化,光程差,62,干涉条纹移动数目,介质片厚度,63,例,在迈克耳孙干涉仪的两臂中，分别插入,长的玻璃管，其中一个抽成真空，另一个则储有压强为 的空气,用以测量空气的折射率,.,设所用光波波长为,546 nm,，,实验时，向真空玻璃管中逐渐充入空气，直至压强达到 为止,.,在此过程中，观察到,107.2,条干涉条纹的移动，试求空气的折射率,.,64,解,已知,65,