分波前干涉杨氏干涉实验课件

第第 十三十三 章章 光的干涉光的干涉13.1 13.1 分波前干涉分波前干涉-杨氏干涉实验杨氏干涉实验大学物大学物理学理学实实 验验 装装 置置p一一 杨氏双缝干涉实验杨氏双缝干涉实验1 光程差：光程差：因因1实 验 装 置p一 杨氏双缝干涉实验1 光程差：因1第第 十三十三 章章 光的干涉光的干涉13.1 13.1 分波前干涉分波前干涉-杨氏干涉实验杨氏干涉实验大学物大学物理学理学实实 验验 装装 置置p加强加强 减弱减弱2 干涉加强或减弱的条件干涉加强或减弱的条件2实 验 装 置p加强 减弱2 干涉加强或减弱的条件2第第 十三十三 章章 光的干涉光的干涉13.1 13.1 分波前干涉分波前干涉-杨氏干涉实验杨氏干涉实验大学物大学物理学理学暗纹暗纹 明纹明纹p3 用坐标用坐标x表示的干涉加强或减弱的条件表示的干涉加强或减弱的条件3暗纹 明纹p3 用坐标x表示的干涉加强或减弱的条件3第第 十三十三 章章 光的干涉光的干涉13.1 13.1 分波前干涉分波前干涉-杨氏干涉实验杨氏干涉实验大学物大学物理学理学4 条纹间距条纹间距：暗纹暗纹 明纹明纹(1)(1)一系列平行的明暗相间的条纹；一系列平行的明暗相间的条纹；55条纹特点条纹特点：(2)(2)不太大时条纹等间距；不太大时条纹等间距；x0 xI x44 条纹间距：暗纹 明纹(1)一系列平行的明暗相间的条第第 十三十三 章章 光的干涉光的干涉13.1 13.1 分波前干涉分波前干涉-杨氏干涉实验杨氏干涉实验大学物大学物理学理学暗纹暗纹 明纹明纹x0 xI x(3)(3)(4)(4)白光入射：白光入射：中央：白光中央：白光红紫0级级 1级级 2级级-2级级-1级级(白白)3级级-3级级5暗纹 明纹x0 xIx(3)(4)白光入射：中央：白光红紫第第 十三十三 章章 光的干涉光的干涉13.1 13.1 分波前干涉分波前干涉-杨氏干涉实验杨氏干涉实验大学物大学物理学理学同一级：同一级：紫内红外紫内红外-形成彩色光谱形成彩色光谱不同级：不同级：重叠重叠红紫0级级 1级级 2级级-2级级-1级级(白白)3级级-3级级暗纹暗纹 明纹明纹6同一级：紫内红外-形成彩色光谱不同级：重叠红紫0级1级2第第 十三十三 章章 光的干涉光的干涉13.1 13.1 分波前干涉分波前干涉-杨氏干涉实验杨氏干涉实验大学物大学物理学理学讨论讨论条纹间距条纹间距 7讨论条纹间距 7第第 十三十三 章章 光的干涉光的干涉13.1 13.1 分波前干涉分波前干涉-杨氏干涉实验杨氏干涉实验大学物大学物理学理学(1)一定时，若一定时，若 变化变化,则则 将怎样变化？将怎样变化？8(1)一定时，若 变化,则 第第 十三十三 章章 光的干涉光的干涉13.1 13.1 分波前干涉分波前干涉-杨氏干涉实验杨氏干涉实验大学物大学物理学理学(2)一定时一定时,条纹间距条纹间距 与与 的关系如何？的关系如何？9(2)一定时,条纹间距 与 第第 十三十三 章章 光的干涉光的干涉13.1 13.1 分波前干涉分波前干涉-杨氏干涉实验杨氏干涉实验大学物大学物理学理学干涉问题分析的要点干涉问题分析的要点:(1)搞清发生干涉的光束；搞清发生干涉的光束；(2)计算光程差；计算光程差；(3)搞搞清清条条纹纹特特点点（形形状状、位位置置、级级次次分分布布、条条纹移动等）；纹移动等）；(4)求出光强公式、画出光强曲线。求出光强公式、画出光强曲线。10干涉问题分析的要点:(1)搞清发生干涉的光束；(2)计算第第 十三十三 章章 光的干涉光的干涉13.1 13.1 分波前干涉分波前干涉-杨氏干涉实验杨氏干涉实验大学物大学物理学理学例例4:在杨氏实验中，双缝间距为在杨氏实验中，双缝间距为0.45 mm，使用波长为，使用波长为540 nm的光观测。的光观测。(1)要使光屏要使光屏C上条纹间距为上条纹间距为1.2 mm，光屏应离双，光屏应离双缝多远？缝多远？(2)若用折射率为若用折射率为1.5、厚度为、厚度为9.0 m的薄玻璃片遮盖的薄玻璃片遮盖狭缝狭缝S1，光屏上干涉条纹将发生什么变化？，光屏上干涉条纹将发生什么变化？遮盖狭缝遮盖狭缝S1光屏上干涉条纹将发生什么变化？光屏上干涉条纹将发生什么变化？条纹间距条纹间距遮盖前后条纹间距不变遮盖前后条纹间距不变条纹是否整体平移？条纹是否整体平移？得得解解:由式由式x0 xI xpr1 r2 xxdo11例4:在杨氏实验中，双缝间距为0.45 mm，使用波长为5第第 十三十三 章章 光的干涉光的干涉13.1 13.1 分波前干涉分波前干涉-杨氏干涉实验杨氏干涉实验大学物大学物理学理学考察考察中央亮纹在中央亮纹在遮遮盖前后的位置盖前后的位置：S1遮盖前：遮盖前：条纹是否整体平移？条纹是否整体平移？亮纹中心位置：亮纹中心位置：在在O O点点S1遮盖后：遮盖后：L=(nh+r1h)r2=h(n1)+(r1r2)假设在假设在P点点x0 xI xpr1 r2 xxdo12考察中央亮纹在遮盖前后的位置：S1遮盖前：条纹是否整体平移？第第 十三十三 章章 光的干涉光的干涉13.1 13.1 分波前干涉分波前干涉-杨氏干涉实验杨氏干涉实验大学物大学物理学理学中央亮条纹应满足中央亮条纹应满足L=0的条件，于是得的条件，于是得 遮盖后中央亮纹位置为遮盖后中央亮纹位置为 pr1 r2 xx0 xI xxDdo这表示干涉条纹整体向上平移了这表示干涉条纹整体向上平移了10mm10mm。移动条纹数：移动条纹数：13中央亮条纹应满足遮盖后中央亮纹位置为 pr1r2xx第第 十三十三 章章 光的干涉光的干涉13.1 13.1 分波前干涉分波前干涉-杨氏干涉实验杨氏干涉实验大学物大学物理学理学三三 劳埃德镜（书劳埃德镜（书P128）PML实验发现：实验发现：L处（反射镜表面）为暗纹。处（反射镜表面）为暗纹。14三 劳埃德镜（书P128）PML实验发现：L处（反射第第 十三十三 章章 光的干涉光的干涉13.1 13.1 分波前干涉分波前干涉-杨氏干涉实验杨氏干涉实验大学物大学物理学理学PML半波损失：半波损失：L处为暗纹说明反射光相位发生了处为暗纹说明反射光相位发生了的的突变，相当突变，相当于有半个波长的损失，故将这种现象称为半波损失于有半个波长的损失，故将这种现象称为半波损失15PML半波损失：15第第 十三十三 章章 光的干涉光的干涉13.1 13.1 分波前干涉分波前干涉-杨氏干涉实验杨氏干涉实验大学物大学物理学理学 半波损失半波损失：光由光速较大的介质射向光由光速较大的介质射向光速较小的介质时，反射光位相突变光速较小的介质时，反射光位相突变 .PML发生半波损失条件：发生半波损失条件：从光密介质反射回光蔬介质从光密介质反射回光蔬介质 16 半波损失：光由光速较大的介质射向光速较小的第第 十三十三 章章 光的干涉光的干涉13.1 13.1 分波前干涉分波前干涉-杨氏干涉实验杨氏干涉实验大学物大学物理学理学例例3 如图如图 离湖面离湖面 h=0.5 m=0.5 m处有一电磁波接收处有一电磁波接收器位于器位于 C，当一射电星从地平面渐渐升起时，当一射电星从地平面渐渐升起时，接收器断续地检测到一系列极大值接收器断续地检测到一系列极大值.已知射已知射电星所发射的电磁波的波长为电星所发射的电磁波的波长为20.0 cm,求第一求第一次测到极大值时，射电星的方位与湖面所成次测到极大值时，射电星的方位与湖面所成的角度的角度.ACB1217例3 如图 离湖面 h=0.5 m处有一电磁波接收器位于 第第 十三十三 章章 光的干涉光的干涉13.1 13.1 分波前干涉分波前干涉-杨氏干涉实验杨氏干涉实验大学物大学物理学理学解解 计算波程差计算波程差ACB12极大极大时时18解 计算波程差ACB12极大时18第第 十三十三 章章 光的干涉光的干涉13.1 13.1 分波前干涉分波前干涉-杨氏干涉实验杨氏干涉实验大学物大学物理学理学取取 考虑半波损失时，附加波程差取考虑半波损失时，附加波程差取 均可，符号不同，均可，符号不同，取值不同，对问题实质取值不同，对问题实质无影响无影响.注意注意ACB1219取 考虑半波损失时，附加波程差取