光的干涉01.pptx
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1、主要内容1.1 波动独立性、叠加性和相干性波动独立性、叠加性和相干性1.2 由单色波叠加形成的干涉图样由单色波叠加形成的干涉图样1.3 分波面双光束干涉分波面双光束干涉1.4 干涉条纹的可见度干涉条纹的可见度 光波的时间相干性和光波的时间相干性和 空间相干性空间相干性1.5 菲涅耳公式菲涅耳公式1.6 分振幅薄膜干涉(一)分振幅薄膜干涉(一)等倾干涉等倾干涉1.7 分振幅薄膜干涉(二)分振幅薄膜干涉(二)等厚干涉等厚干涉1.8 迈克耳孙干涉仪迈克耳孙干涉仪1.9 法布里泊罗干涉仪法布里泊罗干涉仪 多光束干涉多光束干涉1.10 光的干涉应用举例光的干涉应用举例 牛顿环牛顿环本章概述 光的电磁理论
2、(1-1)明确光是电磁波,产生光效应的是电场强度矢量。波动的特性(1-1)讨论波的独立性、迭加性、相干性。光的干涉(1-21-7)干涉的应用(1-81-10)干涉仪和其他应用。附录计算方法和公式的推导。相干光的获得分波面分波面分振幅分振幅几种重要的干涉实验分振动面(第五章)教学目标:教学目标:1、理解相干光的条件以及获得相干光的方法;、理解相干光的条件以及获得相干光的方法;2、掌握光程、光程差和干涉条纹的条件。理解半波、掌握光程、光程差和干涉条纹的条件。理解半波损失的产生;损失的产生;3、掌握杨氏实验的装置、实验现象、条纹间距计算、掌握杨氏实验的装置、实验现象、条纹间距计算公式。公式。4、掌握
3、等倾干涉和等厚干涉的干涉条纹的主要规律、掌握等倾干涉和等厚干涉的干涉条纹的主要规律及其应用;及其应用;5、掌握牛顿环和迈克耳逊干涉仪的构造和原理及其、掌握牛顿环和迈克耳逊干涉仪的构造和原理及其相关计算;相关计算;本节主要内容11 光的电磁理论光的电磁理论一、光是一定频率的电磁波一、光是一定频率的电磁波二、电磁波的传播速度和折射率二、电磁波的传播速度和折射率三、电磁波的性质三、电磁波的性质 四、光的强度四、光的强度 12波动的独立性、叠加性和相干性波动的独立性、叠加性和相干性一、机械波的独立性和叠加性一、机械波的独立性和叠加性二、干涉现象是波动的特性二、干涉现象是波动的特性三、相干与不相干叠加三
4、、相干与不相干叠加13 由单色波迭加所形成的干涉花样由单色波迭加所形成的干涉花样一、相位差和光程差一、相位差和光程差二、干涉图样的形成二、干涉图样的形成1-1 光的电磁理论光的电磁理论一、光是一定频率的电磁波一、光是一定频率的电磁波自由空间的麦克斯韦方程组:自由空间的麦克斯韦方程组:真空中物质方程:真空中物质方程:自由空间电磁场的波动方程为:自由空间电磁场的波动方程为:光是某一波段范围的电磁波。光是某一波段范围的电磁波。电磁波谱线频率线频率 v 与波长与波长 l 的关系的关系:-真空中的光速真空中的光速 颜色颜色中心频率中心频率/Hz 中心波长/nm 波长范围波长范围/nm 红红 660 橙橙
5、 610 黄黄 570 绿绿 550 青青 460 蓝蓝 440 紫紫 410单色光频率、波长对应表单色光频率、波长对应表可见光对应的电磁波段:可见光对应的电磁波段:波长:波长:390 nm 760nm 频率:频率:7.51014Hz 4.11014Hz 二、电磁波的传播速度和折射率二、电磁波的传播速度和折射率介质中电磁波波速介质中电磁波波速 透明介质中透明介质中:三、电磁波的性质三、电磁波的性质 1电磁波是横波电磁波是横波电场电场和磁场和磁场总是垂直于波的传播方向。总是垂直于波的传播方向。EH2电场总是垂直于磁场。电场总是垂直于磁场。3总是给出波的传播方向。总是给出波的传播方向。4两种场总以
6、相同的频率变化,且彼此同相(同步)。两种场总以相同的频率变化,且彼此同相(同步)。EH平均能流密度平均能流密度 在光波段,介质分子的磁化机构几乎冻结,在光波段,介质分子的磁化机构几乎冻结,磁导率磁导率 则光强与电磁场振幅的关系为:则光强与电磁场振幅的关系为:能流密度的能流密度的平均值正比平均值正比于电矢量振于电矢量振幅的平方幅的平方?四、光的强度(辐照度)四、光的强度(辐照度)讨论讨论:(1)如果在同一种介质中研究光强的空间分布,则定义光强:)如果在同一种介质中研究光强的空间分布,则定义光强:相对强度相对强度(2)如果在不同介质中比较光强,则有)如果在不同介质中比较光强,则有12 波动的独立性
7、、叠加性和相干性波动的独立性、叠加性和相干性一、机械波的独立性和叠加性一、机械波的独立性和叠加性 1独立性独立性2叠加性:叠加性:3波的干涉:波的干涉:如如两波频率相同两波频率相同,在,在观察时间内振动不中断观察时间内振动不中断,且在,且在相遇相遇处振动方向几乎沿同一直线处振动方向几乎沿同一直线,则迭加后产生的合振动可,则迭加后产生的合振动可能在有些地方加强有些地方减弱,这一强度按空间周期能在有些地方加强有些地方减弱,这一强度按空间周期性变化的现象称为干涉。性变化的现象称为干涉。n干涉:干涉:在波的叠加区域内,强度按空间周期性变 化的现象称为干涉。干涉花样:干涉花样:各点的振动强度的一定的非均
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