光程与光程差

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,*,光程与光程差 半波损失,1,在真空中光的波长为,，光速为,C,，进入折射率为,n,的介质中后，波长,n, 光速为,v,则有：,处理方法：,把,光在介质中的波长,折合成它在,真空中的波长,作为测量距离的标尺，并进一步把光在介质中传播的距离折合成光在真空中传播的距离。,一、光程与光程差,光源的频率不变，光在传播过程中频率保持不变。,而,同一频率的光在不同介质中波长不相同。,1.光程,2,光程,：,光在介质中传播的波程与介质折射率的乘积。,设光在,折射率为,n,的介质中传播的几何路程为,L,，,有：,定义：,意义：,光在t时刻内在真空中通过的路程nL就相当于光在介质中在相同的时间内所通过的路程。,在一条波线上，波在介质中前进L，位相改变为：,（同一波线上两点间的位相差）,3,1 .光程差,：,两束光的光程之差。,如果光线穿过多种介质时，其光程为：,r,1,n,1,r,2,n,2,ri,ni,rn,nn,可以证明：,光通过相等的光程，所需时间相同，位相变化也相同。,设一束光经历光程,1,，另一速光经历光程,2,，则这两束光的光程差为：,2.光程差,4,光程差与相位差的关系为：,2,.光程差与相位差的关系（设两光同位相）,光程差每变化一个波长，相位差变化,光程差为 ，相位差为,；,则相位差为：,注意光程与光程差的区别：,是同一波源发出的波在同一波线上不同两点振动的位相差。,同一波线上两点间的光程,不同波源经不同路径在相遇点引起的两个振动的位相差。,两束光的光程差,5,问：原来的零极条纹移至何处？若移至原来的第,k,级明条纹处，其厚度,h,为多少？,例1：已知：S,2,缝上覆盖的介质厚度为,h,，折射率为,n,，设入射光的波为,解：,从S,1,和S,2,发出的相干光所对应的光程差,当光程差为零时，对应零条纹的位置应满足：,所以零级明条纹下移,原来,k,级明条纹位置满足：,设有介质时零级明条纹移到原来第,k,级处，它必须同时满足：,6,例2.在双缝干涉实验中，波长,=,5500,的单色平行光垂直入射到缝间距,a,=,2,10,-4,m,的双缝上，屏到双缝的距离,D,=,2m, 求：,(1),中央明纹两侧的两条第,10,级明纹中心的间距;,2),用一厚度为,e,=6.6,10,-6,m,、折射率为,n,=,1.58,的玻璃片覆盖一缝后,零级明纹将移到原来的第几级明纹处,?,解:,(1),(2),覆盖玻璃后,零级明纹应满足:,设不盖玻璃片时,此点为第,k,级明纹，则应有,所以,零级明纹移到原第,7,级明纹处.,7,例3.在图示的双缝反射实验中，若用半圆筒形薄玻璃片（折射率,n,1,=,1.4,）覆盖缝,S,1,，用同样厚度的玻璃片（折射率,n,2,=,1.7,）覆盖缝,S,2,，将使屏上原来未放玻璃时的中央明条纹所在处,O,变为第五级明纹。设单色光波长,=,480.0nm,，求玻璃片的厚度,d,。,解：,覆盖玻璃前,覆盖玻璃后,则有,8,例4.如图所示,用波长为,l,的单色光照射双缝干涉实验装置,并将一折射率为,n,、劈角为,a,（,a,很小）的透明劈尖,b,插入光线,2,中.设缝光源,S,和屏,c,上的,o,点都在双缝,S,1,和,S,2,在中垂线上.问要使,o,点的光强由最亮变为最暗,劈尖,b,至少应向上移动多大距离,d,(,只遮住,S,2,) ?,解:,设,o,点最亮时,光线,2,在劈尖,b,中传播距离为,l,1,则由双缝,S,1,和,S,2,分别到达,o,点的光线的光程差满足下式:,(1),9,(2) (1),得,：,由图可求出：,由,(3),和,(4),得：劈尖,b,应向上移动的最小距离为,或,(2),(3),(4),设,o,点由此时第一次变为最暗时,光线,2,在劈尖,b,中传播的距离为,l,2,则由双缝,S,1,和,S,2,分别到达,o,点的两光程差满足下式：,(1),10,F,通过光轴的光线波程最短，但在透镜中的光程长；远离光轴的光线波程长，但在透镜中的光程短，总的来讲，各条光线的光程都是相同的。,F,二、薄透镜不引起附加光程差,透镜可以改变光线的传播方向，但是在光路中放入薄透镜不会引起附加的光程差。,波阵面,波阵面,11,产生条件：,当光从折射率小的光疏介质，正入射或掠入射于折射率大的光密介质时，则反射光有半波损失。,当光从折射率大的光密介质，正入射于折射率小的光疏介质时，反射光没有半波损失。,折射光都无半波损失。,半波损失：,光从光疏介质进入光密介质，光反射后有了量值为 的位相突变，即在反射过程中损失了半个波长的现象。,三、半波损失,12,