大學(xué)物理下冊第二十二章光的干涉 課件

波動(dòng)光學(xué)光是電磁波一.電磁波1.對電磁波平面簡諧電磁波的性質(zhì)(1)(2)

電磁波是橫波2的描述（平面簡諧波）和傳播速度相同、相位相同(3)波速真空中(4)電磁波具有波的共性——在介質(zhì)分界面處有反射和折射折射率光矢量：光強(qiáng)Ｉ0.400.450.500.550.600.650.700.75紫藍(lán)青綠黃橙紅二.光是電磁波1、人眼對于顏色的感覺是由光的頻率決定的2、引起眼睛視覺效應(yīng)和光化學(xué)效應(yīng)的是光波的電場3、人眼及物理儀器檢測光的強(qiáng)度是由波的能流密度決定的第22章光的干涉(InterferenceofLightWave)本章介紹思路：§22.1楊氏雙縫干涉§22.2相干光§22.5光程§22.6薄膜干涉（一）——等厚干涉§22.7薄膜干涉（二）——等傾干涉§22.8邁克爾遜干涉儀一、基本原理二、典型現(xiàn)象三、重要應(yīng)用 ·三.光波的疊加P12r1r2··討論1.非相干疊加2.相干疊加(1)頻率相同(2)相位差恒定(3)光矢量振動(dòng)方向平行(1)相長干涉（明）(2)相消干涉（暗）如果如果3干涉現(xiàn)象的光強(qiáng)分布圖象如相位差:22.5光程介質(zhì)中相差：光程是一個(gè)折合量，在相位改變相同的條件下，把光在介質(zhì)中傳播的路程折合為光在真空中傳播的相應(yīng)路程改變相同相位的條件下1、定義光程：2、物理意義：真空中相差：光程差：由光程差計(jì)算相位差光程……

多種介質(zhì)3、光程的計(jì)算加強(qiáng)減弱(k=012……)加強(qiáng)和減弱的條件:相位:加強(qiáng)減弱(k=012……)光程差:(1)頻率相同(2)相位差恒定(3)光矢量振動(dòng)方向平行(1)熱輻射(2)電致發(fā)光(3)光致發(fā)光(4)化學(xué)發(fā)光自發(fā)輻射(5)同步輻射光源(6)激光光源受激輻射22.2相干光一.光源1普通光源的發(fā)光機(jī)制原子能級及發(fā)光躍遷基態(tài)激發(fā)態(tài)躍遷自發(fā)輻射波列波列長

L=

c普通光源的發(fā)光特點(diǎn):（1)一個(gè)原子每一次發(fā)光只能發(fā)出一個(gè)波列，（2)原子的發(fā)光是斷續(xù)的，（3)各原子的各次發(fā)光是完全相互獨(dú)立的。非相干(不同原子發(fā)的光)非相干(同一原子先后發(fā)的光)二從普通光源獲得相干光方法:分波陣面法分振幅法相干條件:(1)頻率相同(2)相位差恒定(3)光矢量振動(dòng)方向平行相干光源:同一原子的同一次發(fā)光2.相干光源非相干(不同原子發(fā)的光)非相干(同一原子先后發(fā)的光)分波陣面法*光源分振幅法22.1楊氏雙縫干涉托馬斯?

楊一.楊氏實(shí)驗(yàn)1、實(shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象p2、定量分析Ik012-1-24I0x0x1x2x-2x-1光強(qiáng)分布

一定時(shí)，若變化，則將怎樣變化？

用折射率n=1.58的很薄的云母片覆蓋在雙縫實(shí)驗(yàn)中的一條縫上，這時(shí)屏上的第七級亮條紋移到原來的零級亮條紋的位置上。如果入射光波長為550nm解

例求

此云母片的厚度是多少？P二、菲涅爾雙鏡PL三、勞埃鏡接觸處,

屏上O點(diǎn)出現(xiàn)暗條紋半波損失相當(dāng)于入射波與反射波之間附加了一個(gè)半波長的波程差?1s反相相干光源有半波損失無半波損失入射波反射波透射波透射波沒有半波損失?物象之間等光程原理分振幅法22.6薄膜干涉（一）等厚干涉一、劈尖干涉亮紋暗紋討論：1）e相同的條紋在同一級上，稱為等厚干涉2）

e=0的棱邊處，是暗紋，這是半波損失一例證。4）任意相鄰明（暗）紋間距為L光程差：3)相鄰明（暗）紋薄膜厚度差劈尖干涉入射光：單色平行光垂直入射e

n介質(zhì)

●A反射光1反射光2一、劈尖干涉

每一條紋對應(yīng)劈尖內(nèi)的一個(gè)厚度，當(dāng)此厚度位置改變時(shí)，對應(yīng)的條紋隨之移動(dòng).干涉條紋的移動(dòng)例1、把金屬絲夾在兩塊平玻璃之間，形成劈尖，如圖所示，如用單色光垂直照射，就得到等厚干涉條紋。若單色光的波長

=589.3nm，金屬絲與劈尖頂點(diǎn)間的距離D=28.880mm，30條明紋間的距離4.295mm,求金屬絲的直徑d？Dθd解：L

e明紋暗紋

劈尖膜應(yīng)用之一：測量金屬細(xì)絲的直徑劈尖膜應(yīng)用之二：檢測工件表面的平整程度L明紋暗紋

A●●BC●工件表面是上凸的。La工件表面是凹下去的。則：紋路深為：設(shè)：a是條紋彎曲深度，L是條紋間隔，精度可達(dá)0.1μm左右。而：h為紋路深度ekek+1L

ehaLah紋路深度的測量*

干涉圖樣：內(nèi)疏外密中心為暗點(diǎn)的圓環(huán)。*

明紋、暗紋條件：亮紋暗紋

牛頓環(huán)光路簡圖平凸透鏡平晶分束鏡M.So顯微鏡21erO●●●Rer*

明（暗）環(huán)的半徑：明環(huán)半徑暗環(huán)半徑反射光透射光中心為亮點(diǎn)的圓環(huán)。二、牛頓環(huán)二、牛頓環(huán)1、實(shí)驗(yàn)裝置2、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

牛頓環(huán)光路簡圖平凸透鏡平晶分束鏡M.So顯微鏡二、牛頓環(huán)21erO●●●Rer反射光牛頓環(huán)透射光牛頓環(huán)4、牛頓環(huán)應(yīng)用測量未知單色平行光的波長檢測光學(xué)鏡頭表面曲率是否合格不合格！33.7薄膜干涉（二）等傾干涉n2>n1兩相干光的光程差亮紋暗紋n1n2n1F●eγB2C1P●DiA●γ41點(diǎn)光源照射時(shí)的干涉條紋分析n1n2

n1

eS●iiL

fF●ii●P●P’

rk環(huán)1)干涉條紋是圓環(huán)：越靠近中心，環(huán)紋級次越高，中心處級次最高2)中心處：3）膜厚每增大，中心冒出一個(gè)亮斑4）相鄰圓環(huán)角間距：內(nèi)疏外密e大紋密n大紋密22.7薄膜干涉（Ⅱ）——等傾干涉一、實(shí)驗(yàn)裝置二、定量分析DnF●eγB2C1P