大学物理专题三光的干涉

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,*,专题三 光的干涉,一 光的干涉,1,、相干条件,2,、获得相干光的基本原理和具体方法,基本原理：把光源上同一点发出的,同一束光分成两部分,具体方法：分波阵面法、分振幅法,3,、光程、光程差、相位差,光程：,光程差：,相位差：,p,r,1,r,2,x,x,D,d,o,i,A,B,C,D,r,二 基本思想与方法,干涉点的光强度：,干涉相长：,干涉相消：,相干叠加的反映,光程差,用光程差表示的干涉加强,/,减弱条件：,分析光的干涉现象所遵循的一般,思路,：,了解干涉原理，熟悉光路图,计算由光源到场点的光程、光程差（,注意考虑半波损失,）,代入公式,干涉相长,干涉相消,根据计算结果分析明暗条纹的分布情况,分波阵面法,分振幅法,举例,杨氏双缝干涉,薄膜干涉,干涉原理,等厚干涉,等倾干涉,劈尖,牛顿环,光程差,（明暗条件）,条纹特点,d,A,2,1,1,2,1,2,3,r,1,r,2,x,x,D,d,o,三 常见的干涉现象,与几种干涉有关的公式,杨氏双缝干涉相邻明,(,暗,),条纹间距,:,劈尖,:,q,n,h,e,k,e,k+1,L,相邻明,(,暗,),条纹间距,:,相邻明,(,暗,),厚度差,:,o,l,R,牛顿环,:,第,k,个,明,环半径,第,k,个,暗环半径,r,越大条纹越密,越大，干涉条纹愈密。,三，常见的干涉,迈克尔逊干涉仪,M,2,M,1,E,G,2,G,1,S,2,2,1,1,半透半反膜,利用分振幅法使两个相互垂直的平面镜形成一特等效的空气薄膜,四 课堂讨论,1,、有人认为：相干叠加服从波的叠加原理，非相干叠加不服从波的叠加原理，对不对？相干叠加与非相干叠加有何区别？,答,:,相干叠加：,非相干叠加：,不对。相干与非相干在本质上都是波的叠加的结果。所以，非相干叠加同样服从波的叠加原理。而干涉现象是波的叠加的一种特殊情况。,区别：,2,、,怎样理解光程的概念？试讨论：,1),光线,a,、,b,分别从两个同相位的相干点光源,S,1,、,S,2,发出，试讨论：,A,为,S,1,、,S,2,连线中垂线上的一点，在,S,1,与,A,之间插入厚度为,e,，,折射率为,n,的玻璃片,，,如下图,（,1,）,a,、,b,两光线在,A,点的光程差,及相位差,为何？分析,A,点干涉情况,。,S,2,*,*,S,1,A,a,b,n,干涉相消,解,:,干涉相长,*,*,S,1,S,2,a,b,c,p,光轴,如下图,（,2,）,a,、,b,、,c,三束光与透镜主光轴平行，当,a,、,c,两束光经透镜后相遇于,P,点时，光程差,=,？,P,点是亮还是暗,？,光线经过透镜没有附加光程差,解,:,入射光从光疏介质进入光密介质时，将在反射面上产生半波损失。,3,、如图所示的双缝干涉装置中，观察屏上的,P,点处原为明条纹。若将缝 盖住，并在 与 连线的垂直平分面处置一反射镜,M,，,试分析此时,P,点处干涉情况。,P,M,解,:,P,点是明纹：,放,M,后，附加半个波长的光程差。,洛埃镜实验,P,点变暗纹,5,、利用光的干涉可检验工件质量。将,A,、,B,、,C,三个直径相近的小球放在两块平板玻璃之间，用单色平行光垂直照射，所观察到的干涉条纹如图所示,若已知单色光的波长 ，试求三个小球的直径之差。,A,B,C,解,:,等厚干涉条纹,同一条纹对应的薄膜厚度相同,相邻明纹或暗纹之间的厚度差为,如图所示，波长为 的单色平行光斜入射于双缝上，缝距为：,，且双缝与观察屏的距离 。问：,（,1,）明纹位置如何？,（,2,）若欲使,0,级明纹移至 点，可在缝 前置一折射率为,n,的,透明薄片，则薄片的厚度,，,（,1,）明纹位置如何？,O,点附近的明纹间距如何,?,解,:,明纹条件：,（,2,）若欲使,0,级明纹移至 点，可在缝 前置一折射率为,n,的,透明薄片，则薄片的厚度,光线,AS,1,O,的光程：,A,光线,S,2,O,的光程：,M,N,1,1,2,2,、波长为,的两束单色相干平行光,1,和,2,，分别以图示的入射角,和入射在屏幕面,MN,上，求屏幕上干涉 条纹的间距。,解,:,考虑相邻两明条纹，条纹中心为,A,、,B,，,级次分别为,k,、,k+1,，,A,、,B,两点间距为,x,。,A,B,、有一在空气中镀有双层增透膜的玻璃，第一层膜、第二层膜及玻璃的折射率分别,n,1,、,n,2,、,n,3,，,且知,n,1,n,3,，,今以真空中波长为,的单色平行光垂直入射到增透膜上，设三束反射光（只考虑一次反射）,a,、,b,、,c,在空气中的振幅相等，欲使这三束光相干叠加后的总强度为零，求第一层膜和第二层膜的最小厚度,t,1,和,t,2,。,解,:,a,b,c,思路,解,:,a,b,c,n,1,n,3,、波长为,6800A,的平行光垂直照射到,l,0,=12cm,长的两块玻璃片上，两玻璃片的一边相互接触，另一边被厚为,D=0.048mm,的纸片隔开。试问在这,12cm,内呈现多少条暗条纹？,解,:,方法,1:,劈尖干涉,暗纹：,方法,2:,反射光,2,反射光,1,D,将 代入,时，,暗纹,共有,142,条暗纹,相邻两暗纹的厚度差为,、,如图所示，一个折射率为 的平凸透镜，其球面半径为 ，放在折射率为 、的两种平板玻璃上。平凸透镜与平板玻璃间充满折射率为 的液体，且有 。今以波长为 的单色光正入射，求：等厚干涉明暗条纹的半径 。,R,解,:,左边：,上表面反射时有半波损失,R,解,:,右边：,上下表面反射时都有半波损失,右边：,左边：,两边明暗纹位置相反,P,点圆斑,P,