光的干涉公開課課件

波動光學(xué)目錄第一章光的干涉第二章光的衍射第三章光的偏振第一章光的干涉（Interferenceoflight）§1光源的發(fā)光特性一.光源光源的最基本發(fā)光單元是分子、原子=(E2-E1)/hE1E2能級躍遷輻射波列波列長L=c1.普通光源：自發(fā)輻射獨立(不同原子發(fā)的光)··獨立(同一原子先后發(fā)的光)非相干光源I=I1

+I2—非相干疊加

完全相干光源

▲相長干涉（明）

(k=0,1,2,3…)▲相消干涉（暗）

(k=0,1,2,3…)2.條紋襯比度（對比度，反襯度）Io2-24-44I13.普通光源獲得相干光的途徑pS

*分波面法分振幅法·p薄膜S*襯比度差(V<1)襯比度好(V=1)振幅比決定襯比度的因素：光源的寬度光源的單色性IImaxImino2-24-4§2雙縫干涉

一.雙縫干涉p·r1r2xx0xIxxDdo單色光入射d>>λ，D>>d(d10-4m,Dm)波程差：相位差：明紋

暗紋二.光強公式若I1=I2

=I0

,則光強曲線I02-24-4k012-1-24I0x0x1x2x

-2x-1sin0/d-/d-2/d2/d§3其他分波面干涉實驗(自學(xué))§4空間相干性一.空間相干性的概念光源寬度對干涉條紋襯比度的影響設(shè)光源寬度為bBDI非相干疊加+1L0N0M0Lb/2d/2LMNS1S2xI合成光強0Nx+1L0M0L-1N=Dλ/d二.極限寬度當(dāng)光源寬度b增大到某個寬度b0時，干涉條設(shè)B>>d和b(一級明紋)紋剛好消失，b0稱為光源的極限寬度。doDB+1L·r2r1r1r2單色光源b0/2·xL△x/2

三.相干間隔和相干孔徑角1.相干間隔若b和B一定，則要得到干涉條紋，必須—相干間隔d0越大，光場的空間相干性越好。2.相干孔徑角S1S2b0d0B━相干孔徑角0越大空間相干性越好。激光光源可以不受以上限制在θ0范圍內(nèi)的光場中，正對光源的平面上的任意兩點的光振動是相干的。四.應(yīng)用舉例1.測遙遠(yuǎn)星體的角直徑：bdB星體bdB星體考慮到衍射的影響，有M1M2M3M4屏測星干涉儀2.屏上條紋消失時，反射鏡M1M4間的距離就是d0，測獵戶座星nm測得得λλ使d=d0則條紋消失(2)多普勒增寬(3)碰撞增寬二.非單色性對干涉條紋的影響0123456012345Ix-(/2)+(/2)合成光強干涉的最大級次三.相干長度與相干時間1.相干長度

兩列波能發(fā)生干涉的最大波程差：中心波長SS1S2c1c2b1b2a1a2·pS1S2Sc1c2b1b2a1a2p·注:等代表波列只有同一波列分成的兩部分經(jīng)不同的光程再相遇時才能發(fā)生干涉。波列長度就是相干長度光通過相干長度所需時間2.相干時間…………n1n2nmd1d2dm光程差：

=L2-L1[例]·S1S2r1r2dnpP:

二.使用透鏡不會產(chǎn)生附加光程差Sacb··S物點到象點各光線之間的光程差為零相位差和光程差的關(guān)系：光程L

=

(nidi

)§7薄膜干涉

(一)——等厚條紋一.劈尖（劈形膜）夾角很小的兩個平面所構(gòu)成的薄膜ennn·A反射光2反射光1單色平行光(設(shè)n>

n

)·S121、2兩束反射光來自同一束入射光，它們可以產(chǎn)生干涉。ennn·A反射光2反射光1入射光(單色平行光垂直入射)(設(shè)n>

n

)A:1、2的光程差明紋：暗紋：同一厚度e對應(yīng)同一級條紋——等厚條紋光程差可簡化為圖示情況計算。實際應(yīng)用中,大都是平行光垂直入射到劈尖上。考慮到劈尖夾角極小,反射光1、2在膜面的三.等厚條紋的應(yīng)用1.劈尖的應(yīng)用測波長：已知θ、n，測L可得λ測折射率：已知θ、λ，測L可得n測細(xì)小直徑、厚度、微小變化Δh待測塊規(guī)λ標(biāo)準(zhǔn)塊規(guī)平晶測表面不平度等厚條紋待測工件平晶2.牛頓環(huán)的應(yīng)用測透鏡球面的半徑R：

已知,測

m、rk+m、rk，可得R。測波長λ：

已知R，測出m、

rk+m、rk，

可得λ。

檢驗透鏡球表面質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)驗規(guī)待測透鏡暗紋二.面光源照明時，干涉條紋的分析iPifor環(huán)ennn>n面光源···只要入射角i相同，都將匯聚在同一個干涉環(huán)上（非相干疊加）三.應(yīng)用：增透(射)膜和增反射膜（自學(xué)書P130例2）§9邁克耳遜干涉儀一.儀器結(jié)構(gòu)、光路二.工作原理光束2′和1′發(fā)生干涉若M1、M2