17-1相干光 分波阵面法干涉

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,*,第十七章 波动光学,第十七章 波动光学,主要内容,第一讲：相干光、分波面法干涉,第二讲：分振幅法干涉,第三讲：单缝衍射,第四讲：圆孔衍射、衍射光栅,第五讲：光的偏振,第一讲：相干光、分波面法干涉,本次课内容,17-1,相干光,17-2,杨氏双缝干涉实验,课本,P106-115,第,17,章 波动光学,一、光波,真空中,介质中,介质的折射率,17-1,光的电磁理论 光的相干性,“,光波是电磁波,”,光波中参与与物质相互作用（感光作用、生理作用）的,是,E,矢量，称为光矢量。,E,矢量的振动称为光振动。,二、光矢量和光强,在波动光学中，主要讨论的是相对光强，因此在同一介质中直接把光强定义为：,在光学中，通常把平均能流密度 称为光强，,用,I,表示。,1,、光的相干性,要使两列波在,P,处产生相干叠加,两列波相干的条件：,（,1,）频率相同,（,2,）振动方向相同,（,3,）具有固定的位相差,图,1,两列波的叠加,三,.,光源,、相干光源,2,、普通,光源,的发光机制,光源的最基本发光单元是分子、原子,=,(,E,2,-E,1,),/h,E,1,E,2,辐射跃迁,波列长,L =,c,辐射波,普通光源：,自发辐射,发光的间隙性,发光的随机性,独立,(,不同原子发的光,),独立,(,同一原子先后发的光,),结论：,两个独立的光源不可能成为一对,相干光源,原因：,原子发光是随机的，间歇性的，两列,光波的振动方向不可能一致，周相差,不可能恒定。,两束光,不相干！,光源,A,光源,B,a,分波前的方法 杨氏干涉,b,分振幅的方法 等倾干涉、等厚干涉,c,分振动面的方法 偏振光干涉,3,、,普通光源获得相干光的途径（方法）,分波面法,分振幅法,原则,:,同出一源,自身相干,p,S,*,p,S,*,薄膜,相位差,假定,图,1,两列波的叠加,四,.,光程和光程差,则：光程表示在相同的时间内光在真空中通过,的路程,表示两束光的光程差,则：,= n,2,r,2,n,1,r,1,定义：光程,= nr=,cr/u,=ct,又 因为：,=,0,/n,则：,即：光程这个概念可将光在介质中走过的路程，折算,为光在真空中的路程,不同光线通过透镜要改变传播方向，,会不会引起附加光程差？,即：,A,、,B,、,C,各点,到,F,点的光程都相等？,AaF,比,BbF,经过的几何路程长，但,BbF,在,透镜中经过的路程比,AaF,长，透镜折射率大于,1,，折算成光程，,AaF,的,光程与,BbF,的,光程相等。,使用透镜不会引起各相干光之间的附加光程差。,问：,结论：,答：,17-2,分波前干涉,1,、实验装置及现象,一、杨氏双缝干涉实验,k=+1,k=-2,k=+2,k= 0,k=-1,S,1,S,2,S,*,*,*,I,干涉,条纹特点,：,(1),明暗相间的条纹,对称分布于中心,O,点两侧,；,(2),相邻明,条纹,和相邻暗条纹,等间距；,2,、实验现象分析,D d,两,相邻明（或暗）条纹间的距离称为条纹间距。,附：若用复色光源，则干涉条纹是彩色的。,（干涉光谱）,二 其他分波阵面的干涉,1,、 菲涅耳双面镜实验：,挡光板,装置：,S,：,光源,M,1,、,M,2,：,平面镜,2,、洛埃镜实验,当屏幕,E,移至,E,处，从,S,1,和,S,2,到,L,点的光程差为零，但是观察到暗条纹，验证了反射时有半波损失存在。,装置：,S,1,：,光源,ML,：,平面镜,挡光板,问：原来的零级条纹移至何处？若移至原来的第,k,级明条纹处，其厚度,h,为多少？,例：已知：,S,2,缝上覆盖的介质厚度为,h,，,折射率为,n,，,设入射光的波长为,.,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：,本 次 课 完,