资源描述
1、光波的相干条件：频率，振动方向，相位差获得方法：分波前，分振幅,3、空间相干性和时间相干性,空间相干性（光源宽度的影响）,时间相干性（光源单色性的影响）,4、干涉应用,等厚干涉,等倾干涉,薄膜干涉：,光的干涉,双缝干涉：,2、光的干涉加强和减弱的光程差条件,明纹,暗纹,注意洛埃镜的反射光半波损,劈尖干涉,牛顿环干涉,增反（透）膜及迈克耳逊干涉仪,干涉问题的分类：,习题选讲,1、双缝干涉问题；,2、等厚干涉（包括劈尖、牛顿环等）问题；,3、干涉问题的应用，如增透（反）膜、迈克耳逊干涉仪等；,例题1、洛埃镜实验装置中，光源S到观察屏的距离为1.5m，到洛埃镜面的垂直距离为2mm。洛埃镜的长度为40cm，置于光源和屏之间的中央。（1）若光波波长为500nm，问条纹间距是多少？（2）确定屏上可以看见条纹区域的大小，此区域共有几条条纹？,（1）,（2）,解：,例题2、波长为的平面单色光以角斜入射到缝间距为d的双缝上，若双缝到屏的距离为D（d）,如下图。试求：（1）各级明纹的位置；（2）条纹的间距；（3）若使零级明纹移至屏幕O点处，则应在缝S2处放置一厚度为多少的折射率n的透明介质薄片。,解：(1)P点处的光程差为：,K级明纹条件：,（2）条纹的距离为：,（3）设在缝S2处放了厚度为t，折射率为n的透明介质薄片后，则在点处两光线的光程差为：,若使零级条纹回到屏幕中心的O点，则有，,因而折射率为n的透明介质薄片的厚度为,于是，,例题3、一油滴(n=1.20)浮在水(n=1.33)面上,用白光垂直照射，如图所示。试求：（1）油滴外围最薄的区域对应与亮区还是暗区？（2）从油滴边缘数起第3个蓝色区域(480nm)的油层约有多厚？（3）为什么随着油层变厚而彩色逐渐消失。,（2）蓝色的波长为480nm第3个蓝区对应的油层厚度为,解：（1）在两个分界面上反射光都有半波损失，因此,明纹：2nd=k,k=0,1,2,.暗纹：2nd=(k+1/2),k=0,1,2,.,最薄处d=0,因此对应的区域为亮区。,(3)因为油膜厚到一定程度后，其上下表面反射光的光程差接近或大于光的相干长度，因而干涉条纹消失，彩色消失。,例题4、一个折射率为n1=1.5的平凸透镜，其球面半径为R放在折射率为n2=n1，n3=1.75的两种矩形平板玻璃上，如图所示。设用波长为的单色光正入射。试求：（1）在透镜和平板玻璃间为空气时，第k级牛顿环明纹的半径；（2）在透镜和平板玻璃间充满n=1.6的透明液体时，牛顿环如何？,解：（1）如图所示。设第k级牛顿环的半径为rk,则该处空气膜厚度,该处光程差为,对亮条纹有,条纹是同心圆环，中心处为暗条纹。,（2）当在透镜和平板玻璃间充满n=1.6的透明液体时，在半径为r处有,右侧光程差：,左侧：,若均为明纹，,左右两边同一级明纹半径不等，右边的接触点为明纹，而左边为暗纹，形成一错开的半圆型图像。,例题5、钠光灯发射的黄线包含两条相近的谱线，平均波长为。在钠光下调节迈克尔逊干涉仪，人们发现干涉场的反衬度随镜面移动而周期性地变化。实测的结果由条纹最清晰到最模糊，视场中吞（吐）490圈条纹，求钠双线的两个波长。,解：对于波长为的光，,光程变化为,对于波长为的光，,光程变化为,因为由清晰变成模糊，所以和差1/2。,空气中,解得,光的衍射,1、衍射分类,菲涅尔衍射,夫琅和费衍射,2、单缝的夫琅和费衍射,波带法,积分法,3、圆孔的夫琅和费衍射,爱里斑的半角宽度,4、光栅的夫琅和费衍射（单缝衍射+多缝干涉）,5、X射线的衍射,布拉格公式2dsin=k(k=1,2,3,),例6、波长为6000埃的单色光垂直照射宽a=0.30mm的单缝，在缝后透镜的焦平面处的屏幕上，中央明纹上下两侧第二条暗纹之间相距2.0mm,求透镜焦距。,且距中央亮纹中心的距离为,解：由第二暗纹k=2得：,例题7、如图所示，狭缝的宽度a=0.60mm，透镜焦距f=0.40m，有一与狭缝平行的屏放置在透镜焦平面处。若以单色可见平行光垂直照射狭缝，则在屏上离点O为x=1.4mm处的点P，看到的是衍射明条纹，试求：,（1）该入射波的波长；（2）点P条纹的级数；,（3）从点P看来对该光波而言，狭缝处的波阵面可作半波带的数目。,解：（1）单缝衍射中的明纹条件为,可见光波长400nm时，k=4.75；760nm时，k=2.27。,k=4，入射光波长为466.7nm，k=3，入射光波长为600nm。,（3）半波带数目为2k+1,解：由光栅方程,（1）光栅常数,（2）缺级即干涉主极大与单缝衍射极小重合，即,例题8、波长为6000埃的单色光垂直入射在一光栅上。第二级明纹出现在sin=0.20处，首次缺级为第四级。试求：（1）光栅常数；（2）光栅上狭缝宽度；（3）屏上呈现的全部级数。,（3）由,例题9：在比较两条单色X射线谱线波长时，注意到谱线A在与某种晶体的光滑表面成300的掠射角处，出现第1级反射极大。谱B(已知具有波长0.097nm）则在与同一晶体的同一表面成600的掠角处，出现第3级反射极大，试求谱线A的波长。,将两式相除，得,所以：,解：设谱线A的波长为A，谱线的波长B。按给定条件，由布喇格公式有,例题10：有一束自然光和线偏振光组成的混合光，当它通过偏振片时改变偏振片的取向，发现透射光强可以变化7倍。试求入射光中两种光的光强度各占总入射光强的比例。,解：设入射光的总光强为I0,其中线偏振光的光强为I01,自然光的光强为I02.在该光束透过偏振片后，其光强由马吕斯定律可知：,当=0时，透射光的光强最大，,当=/2时，透射光的光强最小，,入射总光强为：I0=I01+I02,
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