波動(dòng)光學(xué)-李中軍版課件 2 雙縫干涉

同學(xué)們好！§17－2雙縫干涉一、楊氏雙縫實(shí)驗(yàn)ThomasYoung1773--1829英國(guó)醫(yī)生、科學(xué)家托馬斯.楊1801年用雙縫干涉實(shí)驗(yàn)證明了光的波動(dòng)性，并首先測(cè)出太陽(yáng)光的平均波長(zhǎng)：該實(shí)驗(yàn)對(duì)光的波動(dòng)說的復(fù)蘇起到關(guān)鍵作用，在物理學(xué)史上占重要地位。“盡管我仰慕牛頓的大名，但我并不因此非得認(rèn)為他是百無(wú)一失的。我……遺憾地看到他也會(huì)弄錯(cuò)，而他的權(quán)威也許有時(shí)甚至阻礙了科學(xué)的進(jìn)步?！盨1S2**Ik=+1k=-2k=+2k=0k=-1S*1、實(shí)驗(yàn)裝置（在真空或空氣中進(jìn)行）相干光的獲得方法：分波陣面法S1S2**S*光路原理圖：d>>λ，D>>d(d

10-4m,D

m)dDOPδx)θr1r22、明暗條紋的位置設(shè)實(shí)驗(yàn)在真空（或空氣）中進(jìn)行，波程差為：干涉相長(zhǎng)，明紋干涉相消，暗紋明紋中心暗紋中心

兩相鄰明紋（或暗紋）間距3、條紋的特點(diǎn)條紋形態(tài)：平行于縫的等亮度、等間距、明暗相間條紋條紋亮度：條紋寬度：討論：條紋的移動(dòng)

(1)d,D一定時(shí)，若λ變化，則Δx將怎樣變化？

(2)λ,D一定時(shí)，條紋間距Δx與d的關(guān)系如何？S*(3)白光照射雙縫:零級(jí)明紋：白色其余明紋：彩色光譜高級(jí)次重疊。零級(jí)二級(jí)一級(jí)三級(jí)（4）光源S的移動(dòng)對(duì)條紋的影響S沿x軸平移，條紋整體沿相反方向上下移動(dòng)，其余不變S沿y軸平移，條紋不動(dòng)思考：（1）條紋的定域兩相干點(diǎn)光源的干涉圖樣是旋轉(zhuǎn)雙曲面，若在S1，S2的垂直平分線上放一垂直屏，遠(yuǎn)場(chǎng)旁軸時(shí)條紋為直線（2）光源對(duì)條紋可見度的影響定義：條紋的可見度（a）光強(qiáng)度對(duì)條紋可見度的影響由光強(qiáng)分布公式得兩條縫的寬度不等，使兩光束的強(qiáng)度不等；雖然干涉條紋中心距不變，但原極小處的強(qiáng)度不再為零，條紋的可見度變差。Io

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4I1現(xiàn)：可見度差原：可見度好IImaxImino

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若單縫寬b:等效于許多平行線光源，彼此干涉條紋錯(cuò)開，條紋清晰度下降直至消失考慮將縫光源垂直于軸上、下移動(dòng)對(duì)干涉條紋的影響。屏單縫雙縫SS1S2S’條紋將向下平移如圖：（b）光源的寬度對(duì)條紋可見度的影響由幾何關(guān)系可得b

的極限寬度：xI*描述光源線寬度對(duì)干涉條紋的影響。*反映擴(kuò)展光源不同部分發(fā)光的獨(dú)立性。光場(chǎng)的空間相干性：光源沿y軸方向擴(kuò)展時(shí)，各點(diǎn)光源的各套干涉紋發(fā)生非相干性疊加，條紋更加明亮，所以用狹縫線光源（c）光的非單色性對(duì)條紋可見度的影響波列通過P點(diǎn)持續(xù)時(shí)間可以證明波列長(zhǎng)度L與波長(zhǎng)寬度

有關(guān)系：LP實(shí)際光源都發(fā)出非嚴(yán)格單色波,存在一譜線寬度

(

)。II0I0/2

譜線寬度O干涉條紋可見度定義相干長(zhǎng)度為能產(chǎn)生干涉條紋的最大光程差比較：空間相干性：反映擴(kuò)展光源不同部分發(fā)光的獨(dú)立性時(shí)間相干性：反映原子發(fā)光的間歇性相干長(zhǎng)度和相干時(shí)間越長(zhǎng)，光源的相干性越好，條紋可見度越高。相干長(zhǎng)度：相干時(shí)間：振幅比決定可見度的因素：光源的寬度光源的單色性EE`MNss1s2dBCp

二、其他分波陣面干涉1、菲涅耳雙棱鏡實(shí)驗(yàn)P2、菲涅耳雙鏡實(shí)驗(yàn)3、洛埃鏡鏡實(shí)驗(yàn)PML

半波損失