大学物理(下)17光的干涉1

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,光的干涉分波阵面法光的干涉,18.1,分波阵面法光的干涉,第十八章 光的干涉,1,光的干涉分波阵面法光的干涉,18.1.1,获得相干光的方法,18.1.2 杨氏双缝干涉实验,18.1.3 其它分波阵面的干涉实验,18.1.4 光程和光程差,小结,返回,18.1,分波阵面法光的干涉,2,光的干涉分波阵面法光的干涉,光学的三个分支：,1、,几何光学,光的微粒说（,牛顿,）,认为光是从发光体发出的微粒流，沿直线传播。,用几何的方法研究光学系统的成像规律。,2、,波动光学,波动说（,惠更斯、菲涅耳等,）,认为光是在以太中传播的电磁波。,研究光传播过程中发生的干涉、衍射、偏振等现象及其规律。,3、,量子光学,量子说（,爱因斯坦等,）,认为光是具有一定能量和动量的光量子(光子)。,研究光的发生、光与物质相互作用的规律。,例如：光电效应、康普顿效应。,3,光的干涉分波阵面法光的干涉,干涉是有条件的,！,频率相同、振动方向相同、位相差恒定。,相干 条件,18.1 分波阵面法光的干涉,两盏相同规格的灯，当它们的灯光交汇时，为什么没有看到干涉现象？,4,光的干涉分波阵面法光的干涉,1.普通光源发光的微观机制,可见光(400,-760nm),是由原子的能量状态发生改变时发出的。,原子的能量只能具有一些离散值，称为原子的,能级,。,基态,激发态,独立性；,间歇性,原子发光的特点：,18.1.1 获得相干光的方法,一个原子一次跃迁只发出一列频率和振动方向一定，,长度有限,的光波（,波列,）,。,5,光的干涉分波阵面法光的干涉,S,2.,获得相干光的方法,把同一光源,同一点某时刻,（同一原子同一次）,发出的光设法分成,两部分,然后再让它们相遇。,分波阵面法,分振幅法,同一原子,前后两次发出的两列光波：频率和振动方向互不相同、位相不相关。,实际光源,是多个原子发光，频率和振动方向更不相同。,结论,返回,6,光的干涉分波阵面法光的干涉,条件：,明纹（加强）,暗纹（减弱）,P,点的光强决定于两列波到达,P,点的,波程差,（,S,1,与,S,2,同位相）.,D,d,18.1.2 杨氏双缝干涉实验,7,光的干涉分波阵面法光的干涉,条纹的线位置,明条纹中心位置:,暗条纹中心位置:,相邻明纹(或暗纹)中心间距离：,8,光的干涉分波阵面法光的干涉,条纹特点：,条纹是以中央明条纹（,0 级明纹,）为对称中心，对称分布，明暗相间，等间距，平行的直条纹。,D,9,光的干涉分波阵面法光的干涉,条纹间距的变化：,中央为白色条纹，两侧对称地分布着由紫到红的彩色条纹，级次增大时，条纹有重叠。,白光照射：,返回,10,光的干涉分波阵面法光的干涉,1、菲涅耳双棱镜实验,条纹与杨氏,双缝干涉实,验完全相同,18.1.3 其它分波阵面的干涉实验,11,光的干涉分波阵面法光的干涉,2、菲涅耳双面镜实验,条纹与杨氏,双缝干涉实,验完全相同,3、洛埃镜实验,D,P,应该是明纹,但实际却是暗纹,！,实验证明,：,光也可产生半波损失！,返回,12,光的干涉分波阵面法光的干涉,光波每传播,一个波长,的距离，位相改变,当一条光路中有另一种媒质存在时，两列波的,位相差,=,？,在真空中,在媒质中,18.1.4 光程和光程差,不变,13,光的干涉分波阵面法光的干涉,在媒质中传播路程,r,位相的改变量:,光在媒质中传播,r,路程的,位相变化,，与在真空中传播,nr,的路程,位相变化,相同,。,将光在某种媒质中传播的路程折算为,同样的位相变化下,光在真空中传播的路程,。,光程,的意义,：,结论：,将,nr,称为,光程,。,14,光的干涉分波阵面法光的干涉,光程差,位相差与光程差的关系,波源同位相,为真空中的波长,1路光程,每路都经过均匀媒质：,若媒质不均匀呢？,15,光的干涉分波阵面法光的干涉,用光程差表示干涉加强、减弱的条件,=,明纹,暗纹,明纹,暗纹,为,光程差,！,16,光的干涉分波阵面法光的干涉,透镜与光程差,光路中的透镜只改变波的,传播方向,或,波面的形状,，不产生,附加的光程差,，计算光程差时可以不考虑光路中的透镜。,结论：,12345,返回,17,光的干涉分波阵面法光的干涉,例1,杨氏双缝实验中，已知：,(1)、已知 2 级明条纹的位置,求：波长、条纹间距？,得,(2)、若改用,则：,18,光的干涉分波阵面法光的干涉,杨氏双缝干涉条纹移动问题之一,当缝,S,2,用如图形状透明媒质遮盖，并逐渐向上插入时，,解：,例2,中央明纹（0 级条纹）位置,即：,当薄膜的厚度逐渐增加时，,r,1,增加,r,2,减小，中央条纹向下移动；,试分析干涉条纹的变化?,同理其它条纹也会向下移动,返回,原来：,后来：,19,光的干涉分波阵面法光的干涉,已知：薄膜的折射率,n,=1.5，使用氦氖激光器作为光源，,例3,利用杨氏双缝实验，可以测量超薄薄膜的厚度。,在一光路中插入薄膜后 ，0 级明条纹中心变为,3,级明纹中心，,求：薄膜的厚度？,由氦氖激光波长,未加薄膜时,加入薄膜后,波长单位：,即干涉条纹的位置移动了,3 条。,20,光的干涉分波阵面法光的干涉,小结:,一、获得相干光的方法,1、分波阵面法,2、分振幅法,二、杨氏双缝干涉,D,明纹,暗纹,明条纹中心位置:,暗条纹中心位置:,相邻明纹(或暗纹)中心距离：,21,光的干涉分波阵面法光的干涉,三、,光程和光程差,光在媒质中传播的路程,r,与该种媒质的折射率,n,之积,nr,叫做光程,物理意义：,光程：,将光在某种媒质中传播的路程折算为,同样的位相变化下,光在真空中传播的路程,。,位相差与光程差的关系：,光程的计算：,光程,真空中的波长,返回,22,光的干涉分波阵面法光的干涉,