张丹海简明物理93光的干涉
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• 这种利用界面的反射和折射，将光矢量的振幅分 为两部分，以获得相干光的方法称为振幅分割法。
•二、双缝干涉
•1802年，英国科学家托马斯·杨(Thomas Young) •p
•实 验 装 置
•波程差：
•干涉加强 明纹 •干涉减弱 暗纹
•实验中
•干涉加强 明纹 •干涉减弱 暗纹
•屏幕上出现明条纹中心的位置 为：
➢测量微小角度
•劈尖角
•l
• 例9-2 把金属细丝夹在两块平玻璃之间，形成空气劈
尖，如图所示.金属丝和棱边间距离 为D=28.880mm.用波 •长λ=589.3nm的钠黄光垂直照射，测得30条明条纹之间的 总距离为4.295mm，求金属丝的直径d.
•解： •由图示的几何关系可得
•相邻两明条纹间距和劈尖角的关系为
•5.相干光的获得 • 从同一光源上同一点发出的光，通过某种装置分 成两束或多束光，使它们沿不同路径传播，然后再让 它们相遇，则在相遇区域中就能产生干涉现象.
•波面分割法
•振幅分割法
•波面分割法
•光源•* • 这种将一个点光源的波面分割为两束光，以获 得相干光的方法称为波面分割法。
•振幅分割法
•对于O点 •称为中央零级明条纹
•其余与k=1,2,…对应的明条纹分别称为第一级、 第二级、……，明条纹.
•相邻两明条纹中心间的距离称为条纹间距：
•讨论
•1 条纹间距 与 的关系;
• 一定时，
•2 条纹间距 与 的关系;
•一定时，
•3 条纹间距 与 的关系;
•一定时，
• 结论
➢干涉明暗条纹是等距离分布的，要使 能够用人眼分
•三、光程和光程差
•由于波传播一个波长的距离，相变化2π，若光在介质中 传播的几何路程为r,则相应的相变化为：
•光在介 质中的波
长
•1.光程
•光在真 空中的波
长
• 当光在介质中传播时，把折射率n和几何路程r的乘
积称为光程。
• 物理意义：把单色光在介质传播的路程，折合成该单 色光在真空中传播的路程。
两狭缝的间距d=1mm，屏与狭缝的距离D=40 cm.求： •(1)第10级明条纹的位置；(2)相邻两明条纹的距离； •(3)中央明纹上方第10级明条纹与下方第2级暗条纹的距离.
•解: •将已知条件的单位统一
•(1) 第10级明条纹在屏上位置
•式中的正、负号表示第10级明条纹分别在中央明纹的两侧.
•(2) 相邻两明条纹的距离 •(3) 中央明条纹上方第10级明条纹与下方第2级暗条纹的距离
张丹海简明物理93光的干 涉
•2.单色光
•具有单一频率或波长的光称为单色光.
•实际上频率范围较窄的光，就可以近似地认为是单 色光.光的频率范围越窄，其单色性越好.
•3.复色光 •具有各种频率的光称为复色光.
•普通发光体包含着大量分子或原子，各个分子或原 子的辐射是彼此独立的，其发出的光具有各种频率.
•2.光程差
•相差为： •光程差为：
•3.光程差与相差的关系
•4.两束相干光干涉加强、减弱的条件 •干涉加强 明纹 •干涉减弱 暗纹 •干涉加强 明纹 •干涉减弱 暗纹
•5.透镜不引起附加光程差
•A •B
•焦平面
•A
•B
•使用透镜可改变光线的传播方向，但不会引起附加的光程差.
•四、等厚干涉
•1.劈形膜干涉
•S
•M
•劈尖角
•干涉条件为
•半波损 失
•明纹 •暗纹
•讨论
•1 在劈形膜棱边处 ,e=0
•因而形成暗纹。
•2 相邻两条明纹(或暗纹)在劈形膜表面的距离。
•L
•应用 •劈形膜的干涉在生产实践中有很多的应用 ➢干涉膨胀仪
•温度改变，空气层的厚度改变，将有条纹的移动.因此，测出条 纹移动的数目，就可测出劈形膜下表面的升高量(即样品尺寸的改 变量)，由此可算出样品的热膨胀系数.
• 辨，必须使D足够大，d足够小，否则干涉条纹密集
，
• 以致无法分辨
➢当单色光入射时，若已知d和D值，可通过实验测出条
• 纹间距 ，再根据
可计算出单色光
• 的波长。
➢当采用白光照射时，只有中央明纹是白色的(当x = 0
，对任一波长的光均是明条纹中心)，其余各级明条纹
呈现由紫到红的彩色条纹。
• 例9-1 在双缝干涉实验中，入射光的波长λ=546nm，
•利用增反膜可制成反射率高达99％以上的反射式滤色片.
•六、迈克尔孙干涉仪
•S
•G1--半涂银镜 •G2--补偿透镜 •M1、 M2反射镜 •E--眼及望远镜
•M2 •M’1
•M1
•G1
•G2
•E
•精品课件
！
•精品课件
！
•将上面两式平方后相减可得
•五、增透膜和增反膜
•1.增透 膜•入射单色光在膜的两个表面上反射的两束光因干涉而互相抵消
，这样就可以减少光的反射，这种使透射光增强的薄膜就叫增透 膜.
•2.增反 膜•与增透膜相反，若镀膜层的厚度，恰好使单色光在膜的上、下表
面上的反射光因干涉而加强，则这种使反射光加强的膜叫增反膜.
•激发态
•4.普通光源的发光特点
•自发辐射
•跃迁 •基态
•原子能级及发光跃迁
•这一跃迁过程所经历的时间很短，约为10-8s。
•波列
• 一个原子每一次发光只能发出一段长度有限、 频率一定和振动方向一定的光波，这一段光称为一 个波列。
•1
•2
•P
•普通光源发光特点： • 各原子或分子所发出的光，即使频率相同，但 振动方向和相位却是不相同的。
•因为θ很小 •于是有
•2.牛顿环
•显微镜 •L
•S
• M半 透半 反镜
•牛顿环干涉图 样
•光程差
•明纹 •暗纹
•明环半径 •暗环半径
•R •r •e
•例9-3用钠光灯的黄光(λ=589.3nm)做牛顿环实验，测
得第k级暗环的半径
,第(k+5)级暗环的
半径
R
和暗环的级数k.
•解：•由暗环半径公式
•二、双缝干涉
•1802年，英国科学家托马斯·杨(Thomas Young) •p
•实 验 装 置
•波程差：
•干涉加强 明纹 •干涉减弱 暗纹
•实验中
•干涉加强 明纹 •干涉减弱 暗纹
•屏幕上出现明条纹中心的位置 为：
➢测量微小角度
•劈尖角
•l
• 例9-2 把金属细丝夹在两块平玻璃之间，形成空气劈
尖，如图所示.金属丝和棱边间距离 为D=28.880mm.用波 •长λ=589.3nm的钠黄光垂直照射，测得30条明条纹之间的 总距离为4.295mm，求金属丝的直径d.
•解： •由图示的几何关系可得
•相邻两明条纹间距和劈尖角的关系为
•5.相干光的获得 • 从同一光源上同一点发出的光，通过某种装置分 成两束或多束光，使它们沿不同路径传播，然后再让 它们相遇，则在相遇区域中就能产生干涉现象.
•波面分割法
•振幅分割法
•波面分割法
•光源•* • 这种将一个点光源的波面分割为两束光，以获 得相干光的方法称为波面分割法。
•振幅分割法
•对于O点 •称为中央零级明条纹
•其余与k=1,2,…对应的明条纹分别称为第一级、 第二级、……，明条纹.
•相邻两明条纹中心间的距离称为条纹间距：
•讨论
•1 条纹间距 与 的关系;
• 一定时，
•2 条纹间距 与 的关系;
•一定时，
•3 条纹间距 与 的关系;
•一定时，
• 结论
➢干涉明暗条纹是等距离分布的，要使 能够用人眼分
•三、光程和光程差
•由于波传播一个波长的距离，相变化2π，若光在介质中 传播的几何路程为r,则相应的相变化为：
•光在介 质中的波
长
•1.光程
•光在真 空中的波
长
• 当光在介质中传播时，把折射率n和几何路程r的乘
积称为光程。
• 物理意义：把单色光在介质传播的路程，折合成该单 色光在真空中传播的路程。
两狭缝的间距d=1mm，屏与狭缝的距离D=40 cm.求： •(1)第10级明条纹的位置；(2)相邻两明条纹的距离； •(3)中央明纹上方第10级明条纹与下方第2级暗条纹的距离.
•解: •将已知条件的单位统一
•(1) 第10级明条纹在屏上位置
•式中的正、负号表示第10级明条纹分别在中央明纹的两侧.
•(2) 相邻两明条纹的距离 •(3) 中央明条纹上方第10级明条纹与下方第2级暗条纹的距离
张丹海简明物理93光的干 涉
•2.单色光
•具有单一频率或波长的光称为单色光.
•实际上频率范围较窄的光，就可以近似地认为是单 色光.光的频率范围越窄，其单色性越好.
•3.复色光 •具有各种频率的光称为复色光.
•普通发光体包含着大量分子或原子，各个分子或原 子的辐射是彼此独立的，其发出的光具有各种频率.
•2.光程差
•相差为： •光程差为：
•3.光程差与相差的关系
•4.两束相干光干涉加强、减弱的条件 •干涉加强 明纹 •干涉减弱 暗纹 •干涉加强 明纹 •干涉减弱 暗纹
•5.透镜不引起附加光程差
•A •B
•焦平面
•A
•B
•使用透镜可改变光线的传播方向，但不会引起附加的光程差.
•四、等厚干涉
•1.劈形膜干涉
•S
•M
•劈尖角
•干涉条件为
•半波损 失
•明纹 •暗纹
•讨论
•1 在劈形膜棱边处 ,e=0
•因而形成暗纹。
•2 相邻两条明纹(或暗纹)在劈形膜表面的距离。
•L
•应用 •劈形膜的干涉在生产实践中有很多的应用 ➢干涉膨胀仪
•温度改变，空气层的厚度改变，将有条纹的移动.因此，测出条 纹移动的数目，就可测出劈形膜下表面的升高量(即样品尺寸的改 变量)，由此可算出样品的热膨胀系数.
• 辨，必须使D足够大，d足够小，否则干涉条纹密集
，
• 以致无法分辨
➢当单色光入射时，若已知d和D值，可通过实验测出条
• 纹间距 ，再根据
可计算出单色光
• 的波长。
➢当采用白光照射时，只有中央明纹是白色的(当x = 0
，对任一波长的光均是明条纹中心)，其余各级明条纹
呈现由紫到红的彩色条纹。
• 例9-1 在双缝干涉实验中，入射光的波长λ=546nm，
•利用增反膜可制成反射率高达99％以上的反射式滤色片.
•六、迈克尔孙干涉仪
•S
•G1--半涂银镜 •G2--补偿透镜 •M1、 M2反射镜 •E--眼及望远镜
•M2 •M’1
•M1
•G1
•G2
•E
•精品课件
！
•精品课件
！
•将上面两式平方后相减可得
•五、增透膜和增反膜
•1.增透 膜•入射单色光在膜的两个表面上反射的两束光因干涉而互相抵消
，这样就可以减少光的反射，这种使透射光增强的薄膜就叫增透 膜.
•2.增反 膜•与增透膜相反，若镀膜层的厚度，恰好使单色光在膜的上、下表
面上的反射光因干涉而加强，则这种使反射光加强的膜叫增反膜.
•激发态
•4.普通光源的发光特点
•自发辐射
•跃迁 •基态
•原子能级及发光跃迁
•这一跃迁过程所经历的时间很短，约为10-8s。
•波列
• 一个原子每一次发光只能发出一段长度有限、 频率一定和振动方向一定的光波，这一段光称为一 个波列。
•1
•2
•P
•普通光源发光特点： • 各原子或分子所发出的光，即使频率相同，但 振动方向和相位却是不相同的。
•因为θ很小 •于是有
•2.牛顿环
•显微镜 •L
•S
• M半 透半 反镜
•牛顿环干涉图 样
•光程差
•明纹 •暗纹
•明环半径 •暗环半径
•R •r •e
•例9-3用钠光灯的黄光(λ=589.3nm)做牛顿环实验，测
得第k级暗环的半径
,第(k+5)级暗环的
半径
R
和暗环的级数k.
•解：•由暗环半径公式