光波干涉条件和杨氏干涉实验课件

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,*,光波干涉条件和杨氏干涉实验课件,*,第12章 光的干涉和干涉系统,9/21/2024,1,光波干涉条件和杨氏干涉实验课件,12.1 干涉现象与 相干条件,一、基本概念,平均辐射强度,2、光程 光程差,-,）,光程差,1、光矢量 光强,9/21/2024,2,光波干涉条件和杨氏干涉实验课件,真空中波长为, 的单色光，在折射率,n,的透明介质中从 A 传播到 B ，两处相位差为,3,，则沿此路径 AB 间的光程差为,（A）1.5 （B） 1.5,n, （C）3 （D） 1.5/,n,相位差,为 3 的两点几何距离为1.5,介,，光程差为1.5,介,n,= 1.5,（A）1.5,介,A,B,n,分析：,例题,9/21/2024,3,光波干涉条件和杨氏干涉实验课件,3、单色光 复色光 准单色光,实际波列有限长复色光,间断振动,波列越长 单色性越好,单色光的波列无头无尾 无始无终。,9/21/2024,4,光波干涉条件和杨氏干涉实验课件,我开了两盏灯,为什么没看见干条纹,？,干涉是有条件的,！,二、相干光和相干条件,1、波的独立性原理和叠加原理,S,2,S,1,9/21/2024,5,光波干涉条件和杨氏干涉实验课件,2、相干条件,在交叠区,当,I,12,处处为0 ,I= I,1,+I,2,非相干叠加,不相干,I,12,不处处为 0 的条件,1）,相同,3）相位差,是常量,间的夹角,不随,t,变化，且,2）,9/21/2024,6,光波干涉条件和杨氏干涉实验课件,3、相干叠加光强分布,只是空间的函数，因此光强在空间呈稳定分布。,在,= 2,m,处,=(2,m,+1),处,原子发光具有,随机性、间断性,，即使同一个原子发出的前后两列波，也很难保证同时满足三个相干条件。要获得相干光需要采取特殊的方法.,9/21/2024,7,光波干涉条件和杨氏干涉实验课件,4、 获得相干光的主要方法,分波阵面 法,具有确定相差的波阵面上的两个次级子光源是相干的。,分振幅干涉法,9/21/2024,8,光波干涉条件和杨氏干涉实验课件,托马斯杨（Thomas Young）,英国物理学家、医生和考古学家，光的波动说的奠基人之一,波动光学：,杨氏双缝干涉实验,生理光学：,三原色原理,材料力学：,杨氏弹性模量,考古学：,破译古埃及石碑上的文字,12.2 杨氏双缝干涉,9/21/2024,9,光波干涉条件和杨氏干涉实验课件,S,d,D,一、干涉结构,9/21/2024,10,光波干涉条件和杨氏干涉实验课件,缝宽相等,d,二、 光强分布, = 2 m,=,（,2,m+1,）,（明）,（暗）,D,结论：1、,干涉条纹代表着光程差的等值线,。,2、,相邻两个干涉条纹之间其光程差变化量为一个波 长,l,，,位相差变化2,p。,9/21/2024,11,光波干涉条件和杨氏干涉实验课件,d,D,三、 杨氏双缝实验条纹位置,明条纹中心：,暗条纹中心：,9/21/2024,12,光波干涉条件和杨氏干涉实验课件,四、干涉条纹的间隔,定义：两条相干光线的夹角为相干光束的会聚角，用,w,表示。,m+1,9/21/2024,13,光波干涉条件和杨氏干涉实验课件,干涉条纹的特点:,(,干涉条纹是,一组平行等间距的明、暗相间的直条纹。,中央为零级明纹，上下对称，明暗相间，均匀排列。,干涉条纹不仅出现在屏上，凡是两光束重叠的区域都存在干涉，故杨氏双缝干涉属于非定域干涉。,当,D,、,一定时，,e,与,d,成反比，,d,越小，条纹分辨越清。,1,与,2,为整数比时，某些级次的条纹发生重叠。,m,1,1,=m,2,2,干涉条纹在屏上的位置（级次）完全由光程差决定，当某一参量引起光程差的改变，则相应的干涉条纹就会发生移动。,9/21/2024,14,光波干涉条件和杨氏干涉实验课件,k=0,k=-1,k=-2,k=1,k=2,除了中央亮纹仍是白色的外,其余各级条纹形成从中央向外由紫到红排列的彩色条纹光谱,。,如果用白光做实验，干涉条纹如何？,9/21/2024,15,光波干涉条件和杨氏干涉实验课件,六、洛埃镜实验,D,直射光光程,反射光光程,？,思考,：,与杨氏双缝实验比干涉条纹有哪些相同、不同之处？,9/21/2024,16,光波干涉条件和杨氏干涉实验课件,五、杨氏干涉的应用,测量波长,测量薄膜的厚度和折射率,长度的测量微小改变量,9/21/2024,17,光波干涉条件和杨氏干涉实验课件,例题1,若将双缝装置浸入折射率为,n,的水中，那么条纹的间距增加还是减小？,解：,入射光在水中的波长变为,所以相邻明条纹或暗条纹的间距为,故间距减小,9/21/2024,18,光波干涉条件和杨氏干涉实验课件,条纹移动,N,= 4,例题 2,杨氏双缝实验，,=500nm ，在一光路中插入玻璃片（,n,=1.5）后O点变为4级明纹中心。 求：玻璃片厚度,e,。,解：光程差改变,O,9/21/2024,19,光波干涉条件和杨氏干涉实验课件,例题 3,在杨氏双缝干涉实验中，已知双缝间距为0.60mm，缝和屏相距1.50m，测得条纹宽度为1.50mm，求入射光的波长。,解：由杨氏双缝干涉条纹间距公式,e,=D/d,可以得到光波的波长为,=ed/D,代入数据，得,=1.5010,-3,0.6010,-3,/1.50,=6.0010,-7,m,=600nm,9/21/2024,20,光波干涉条件和杨氏干涉实验课件,例题4,双缝间的距离,d,=0.25mm,双缝到屏幕的距离=50cm,用波长,40007000的白光照射双缝，求第2级明纹彩色带(第2级光谱)的宽度。,解 所求第2级明纹彩色带(光谱)的宽度实际上是,7000的第2级亮纹和4000的第2级亮纹之间的距离。,k=0,k=-1,k=-2,k=1,k=2,x,亮纹,故二级明纹坐标宽度为,代入：,d=,0.25mm,L,=500mm,2,=,710,-4,mm,1,=,4 10,-4,mm得：,x,=1.2mm,9/21/2024,21,光波干涉条件和杨氏干涉实验课件,