2022-2023學年高二物理 波動光學 競賽課件32

B、相干性：光的干涉光的衍射一、干涉基本要求1．理解獲得相干光的基本方法（波陣面分割法，振幅分割法）

，掌握光程的概念；2．會分析楊氏雙縫干涉條紋及薄膜等厚干涉條紋的位置和條件；3．了解邁克耳孫干涉儀的工作原理。1．楊氏雙縫干涉（波陣面分割法）得：明紋位置暗紋位置條紋間距二、基本內(nèi)容近似明紋2．楊氏雙縫干涉中，若有下列變動，干涉條紋將如何變化（1）把整個裝置浸入水中此時波長為，則條紋變密（2）在縫S2處慢慢插入一塊楔形玻璃片，

圖示由于S2到O點的光程逐漸增加，因此S1到屏和S2到屏兩束光線相遇處的光程差為零的位置向下移動。即整個干涉條紋向下移動。（3）把縫隙S2遮住，并在兩縫垂直平面上放一平面反射鏡（4）兩縫寬度稍有不等

干涉條紋位置不變，但干涉減弱不為零（暗），整個條紋對比度下降，不夠清晰。

此時兩束光的干涉如圖所示，由于S1光線在平面鏡反射且有半波損失，因此干涉條紋僅在O點上方，且明暗條紋位置與原來相反。

由于兩束光頻率不同，不相干，無干涉條紋。（5）分別用紅、藍濾色片各遮住S1和S2（6）將光源沿平行S1S2連線方向作微小移動如果光源S有一定寬度，情況又如何？（光的空間相干性）

圖示S向下移動，此時，于是中央明紋的位置向上移動（為什么？）PLDC34E5A1B2F2．薄膜干涉（振幅分割法）

透射光的光程差注意：透射光和反射光干涉具有互補性，符合能量守恒定律.根據(jù)具體情況而定PLDC34E5A1B2

反射光的光程差5

硅片(n=4)上的二氧化硅(n=1.5)薄膜對由空氣中垂直入射的570nm的黃光反射增強，則該薄膜的厚度至少應是_____________解4n=1.5（1）劈尖（）光程差等厚干涉所以（加強明紋）（減弱暗紋）

相鄰兩明（暗）條紋處劈尖厚度差(若，則)四、計算

若以光垂直入射，看到七條暗紋，且第七條位于N處，問該膜厚為多少。1．測量薄膜厚度。圖示欲測定的厚度，通常將其磨成圖示劈尖狀，然后用光的干涉方法測量。解：由于則由暗條紋條件得

已知N處為第七條暗紋，而棱邊處對應的暗紋，所以取，得

方法2：劈尖相鄰明條（暗條）間的垂直距離為，今有七條暗紋，棱邊為明條紋，則其厚度討論：如果N處為一明條紋如何計算？如果N處不出現(xiàn)明、暗條紋，又如何計算。光的衍射一、基本要求1．了解惠更斯—菲涅耳原理2．掌握單縫夫瑯禾費衍射的條紋分布，以及縫寬，波長等對衍射條紋的影響3．理解光柵衍射方程，會分析光柵常數(shù)，光柵縫數(shù)N等對條紋的影響二、基本內(nèi)容1．單縫夫瑯禾費衍射（1）半波帶法的基本原理（2）明暗條紋的條件線寬度明條紋寬度2．光學儀器的分辯率最小分辨角中央明條寬度：角寬度（3）條紋寬度四、計算1．單縫衍射，縫寬b=0.5mm，透鏡焦距f=50cm，以白光垂直入射，觀察到屏上x=1.5mm明紋中心求：（1）該處光波的波長（2）此時對應的單縫所在處的波陣面分成的波帶數(shù)為多少？解（1）由單縫衍射明紋條件得（1）于是有（2）由式（1），式（2）得，處波長為注意到在可見光范圍內(nèi)，滿足上式的光波：可允許在屏上x=1.5mm處的明紋為波長600nm的第二級衍射和波長為420nm的第三級衍射（2）此時單縫可分成的波帶數(shù)分別是討論：當單縫平行于透鏡（屏）上下微小平移時，屏上的條紋位置是否也隨之移動.位置不變！為什么？同時成立時，衍射光第級缺級且3．衍射光柵（1）光柵衍射=單縫衍射+縫間干涉（2）光柵方程（3）缺級條件，當1．由下列光強分布曲線，回答下列問題（1）各圖分別表示幾縫衍射（2）入射波長相同，哪一個圖對應的縫最寬（3）各圖的等于多少？有哪些缺級?圖（a）單縫衍射縫最寬(因為）圖（a）雙縫衍射……缺級中央明紋中有3個主極大圖（b）缺級中央明紋中有7個主極大圖（c）2．雙縫干涉實驗中，縫距，縫寬，即雙縫（N=2）的衍射，透鏡焦距f=2.0m，求當光垂直入射時，（1）條紋的間距（2）單縫中央亮紋范圍內(nèi)的明紋數(shù)目（為什么要討論這一問題？）解：分析

雙縫干涉卻又受到每一縫（單縫）衍射的制約，成為一個雙縫衍射，(圖示衍射圖樣)（1）由得明紋中心位置故條紋間距注意到（2）欲求在單縫中央明紋范圍內(nèi)有多少條明紋，首先確定單縫衍射中央明紋所張的最大角度。單縫中央明紋的邊緣對應于一級暗紋。由暗紋條件，可知設(shè)與單縫一級暗紋對應的雙縫明紋的級次為kmax，則有k=

5處會出現(xiàn)缺級現(xiàn)象。

所以，在單縫中央明級范圍內(nèi)可以看到9條明紋(-4,-