大學(xué)物理第11章光的干涉

2024/4/3DUT余虹1第三篇光學(xué)第11章光的干涉第12章光的衍射第13章光的偏振第14章光與物質(zhì)相互作用2024/4/2DUT余虹1第三篇光學(xué)第11章2024/4/3DUT余虹2第11章光的干涉11.1干涉現(xiàn)象與相干條件11.2楊氏雙縫干涉11.3光的時空相干性11.4分振幅干涉11.5邁克爾孫干涉儀2024/4/2DUT余虹2第11章光的干涉2024/4/3DUT余虹311.1干涉現(xiàn)象與相干條件一、基本概念——平均輻射強度2、光程光程差-）光程差1、光矢量光強返回42024/4/2DUT余虹311.1干涉2024/4/3DUT余虹4真空中波長為的單色光，在折射率n的透明介質(zhì)中從A傳播到B，兩處相位差為3，則沿此路徑AB間的光程差為相位差為3的兩點幾何距離為1.5介，光程差為1.5介n

=1.5

介A

B

n分析：例題（A）1.5（B）1.5n（C）3（D）1.5/n

（A）1.52024/4/2DUT余虹4真空中2024/4/3DUT余虹53、單色光復(fù)色光準單色光實際波列有限長——復(fù)色光間斷振動

波列越長單色性越好單色光的波列無頭無尾無始無終。2024/4/2DUT余虹53、單色光復(fù)2024/4/3DUT余虹6二、相干光和相干條件1、波的獨立性原理和疊加原理S2S12024/4/2DUT余虹6二、相干光和相干條件2024/4/3DUT余虹72、相干條件在交疊區(qū)當(dāng)I12處處為0時I=I1

+I2

——稱作非相干疊加——不相干。I12不處處為0的條件——相干條件1）

相同3）相位差

是常量

間的夾角

不隨t變化，且2）

滿足相干條件2024/4/2DUT余虹72、相干條件在交疊區(qū)2024/4/3DUT余虹83、相干疊加光強分布

只是空間的函數(shù)，因此光強在空間呈穩(wěn)定分布。在

=2m處

=(2m+1)

處

原子發(fā)光具有隨機性、間斷性，即使同一個原子發(fā)出的前后兩列波，也很難保證同時滿足三個相干條件。要獲得相干光需要采取特殊的方法.2024/4/2DUT余虹83、相干疊加光強分布2024/4/3DUT余虹94、獲得相干光的主要方法分波陣面法

具有確定相差的波陣面上的兩個次級子光源是相干的。分振幅干涉法2024/4/2DUT余虹94、獲得相干光的主2024/4/3DUT余虹1011.2楊氏雙縫干涉SdD一、現(xiàn)象返回42024/4/2DUT余虹1011.2楊2024/4/3DUT余虹11dD二、光強分布=2k=（2k+1）

（明）（暗）當(dāng)2024/4/2DUT余虹11dD二、光強分布2024/4/3DUT余虹12dD三、楊氏雙縫實驗條紋位置明條紋中心：暗條紋中心：條紋寬度2024/4/2DUT余虹12dD三、楊氏雙縫2024/4/3DUT余虹13條紋移動

N=4例題楊氏雙縫實驗，

=500nm，在一光路中插入玻璃片（n=1.5）后0點變?yōu)?級明紋中心。求：玻璃片厚度e。解：光程差改變02024/4/2DUT余虹13條紋移動N=2024/4/3DUT余虹14四、洛埃鏡實驗D直射光光程反射光光程？思考：與楊氏雙縫實驗比干涉條紋有哪些相同、不同之處？2024/4/2DUT余虹14四、洛埃鏡實驗D2024/4/3DUT余虹1511.3光的時空相干性一、準單色光的譜線寬度單色光準單色光光強降到一半時曲線的寬度——譜線寬度

返回42024/4/2DUT余虹1511.3光的時2024/4/3DUT余虹16二、準單色光雙縫干涉條紋012不同波長的疊加——非相干疊加——光強疊加總光強曲線條紋消失的級次？xI2024/4/2DUT余虹16二、準單色光雙縫干2024/4/3DUT余虹17一、等傾干涉（暗）=11.4分振幅干涉1、等傾干涉相長與相消的條件To25返回42024/4/2DUT余虹17一、等傾干涉（暗2024/4/3DUT余虹181、傾角相同的光線形成的干涉光光強相同。問題：1、透射光的干涉情況如何？2、透鏡換成眼睛能看到這些條紋嗎？2、所有的平行光匯聚在透鏡焦平面上的同一點。使條紋的對比度更高。3、透鏡正放，焦面上條紋是一組同心圓。2、等傾干涉的特點2024/4/2DUT余虹181、傾角相同的光線2024/4/3DUT余虹19例題白光照射空氣中的平行薄膜，已知h=0.34m，n=1.33問：當(dāng)視線與膜法線成60o和30o時觀察點各呈什么顏色？解2024/4/2DUT余虹19例題白光照射空氣中2024/4/3DUT余虹20二、等厚干涉第m條暗紋對應(yīng)膜厚hm相鄰兩條紋中心間距厚度差1、劈尖薄膜的等厚干涉2024/4/2DUT余虹20二、等厚干涉第m2024/4/3DUT余虹212、等厚干涉的應(yīng)用玻璃n1=1.5，鍍MgF2

n2=1.38，放在空氣中，白光垂直射到膜的表面，欲使反射光中

=550nm的成分相消，求：膜的最小厚度。反射光相消=增透思考：若n2>n3會得到什么結(jié)果？為什么望遠鏡的鏡片有的發(fā)紅，有的發(fā)藍？

（1）增透膜與增反膜效果最好——2024/4/2DUT余虹212、等厚干涉的應(yīng)用2024/4/3DUT余虹22（2）測長度微小變化（3）檢查光學(xué)平面的缺陷受熱膨脹干涉條紋移動玻璃板向上平移條紋整體移

l改變h條紋偏向膜（空氣）厚部表示平面上有凸起。平面上有凹坑。2024/4/2DUT余虹22（2）測長度微小變2024/4/3DUT余虹23（4）測凸透鏡的曲率半徑第m級暗環(huán)對應(yīng)半徑rm牛頓環(huán)膜厚特點

級次—內(nèi)低外高間距—內(nèi)疏外密2024/4/2DUT余虹23（4）測凸透鏡2024/4/3DUT余虹24壓環(huán)外擴：要打磨中央部分壓環(huán)內(nèi)縮：要打磨邊緣部分（5）牛頓環(huán)在光學(xué)冷加工中的應(yīng)用2024/4/2DUT余虹24壓環(huán)外擴：要打磨中2024/4/3DUT余虹2511.5邁克爾孫干涉儀望遠鏡實現(xiàn)等傾干涉1、同心圓3、中心級次明暗不定2、內(nèi)疏外密條紋特點To17返回42024/4/2DUT余虹2511.5邁克2024/4/3DUT余虹26望遠鏡平移M1

h變化條紋分布變化

更高級次的環(huán)從中心“涌出”，所有的環(huán)都往外擴。

原最高級次的環(huán)從中心“縮進”，所有的環(huán)都往里縮。

2h

變化

，條紋集體移一個間距。條紋消失！思考：尖劈（n）插入，條紋移N根，厚度？2024/4/2DUT余虹26望遠鏡平移M12024/4/3DUT余虹27用波長為的單色光垂直照射牛頓環(huán)裝置，若使透鏡慢慢上移到原接觸點間距離為d，視場中固定點可觀察到移過的條紋數(shù)目為多少根？d分析：光程差改變，條紋移過1根；平移