光的干涉和干涉系统
工程光学习题参考答案第十一章 光的干涉和干涉系统
第十一章 光的干涉和干涉系统1． 双缝间距为1mm,离观察屏1m,用钠光灯做光源，它发出两种波长的单色光nm 0.5891=λ和nm 6.5892=λ，问两种单色光的第十级亮条纹之间的间距是多少？解：由题知两种波长光的条纹间距分别为961131589105891010D e m d λ---⨯⨯===⨯ 962231589.610589.61010D e m d λ---⨯⨯===⨯ ∴第十级亮纹间距()()65211010589.6589100.610e e m -∆=-=⨯-⨯=⨯2． 在杨氏实验中，两小孔距离为1mm,观察屏离小孔的距离为50cm,当用一片折射率为1.58的透明薄片贴住其中一个小孔时（见图11-17），发现屏上的条纹系统移动了0.5场面，试决定试件厚度。
解：设厚度为h ，则前后光程差为()1n h ∆=- ()1x dn h D∆⋅∴-=230.510100.580.5h --⨯⨯=21.7210h mm -=⨯3． 一个长30mm 的充以空气的气室置于杨氏装置中的一个小孔前，在观察屏上观察到稳定的干涉条纹系。
继后抽去气室中的空气，注入某种气体，发现条纹系移动了25个条纹，已知照明光波波长nm 28.656=λ，空气折射率000276.10=n 。
试求注入气室内气体的折射率。
解：设气体折射率为n ，则光程差改变()0n n h ∆=-图11-47 习题2 图()02525x d dn n h e D Dλ∆⋅∴-==⋅= 9025656.2810 1.000276 1.0008230.03m n n h λ-⨯⨯=+=+= 4． ** 垂直入射的平面波通过折射率为n 的玻璃板，投射光经投射会聚到焦点上。
玻璃板的厚度沿着C 点且垂直于图面（见图11-18）的直线发生光波波长量级的突变d ，问d 为多少时，焦点光强是玻璃板无突变时光强的一半。
解：无突变时焦点光强为04I ，有突变时为02I ，设',.d D200'4cos 2xd I I I Dπλ== ()'104xd m m D λ⎛⎫∴∆==+≥ ⎪⎝⎭又()1n d ∆=-114d m n λ⎛⎫∴=+ ⎪-⎝⎭5． 若光波的波长为λ，波长宽度为λ∆，相应的频率和频率宽度记为ν和ν∆，证明λλνν∆=∆，对于nm 8.632=λ的氦氖激光，波长宽度nm 8102-⨯=∆λ，求频率宽度和相干长度。
光学第12章_干涉和干涉系统-2010精简
这个范围大则空间相干性好；范围小则空间相干性差．
右图中光源尺寸一定, 干涉孔径角即确定,孔 径角内的两点,距离愈 近,相干性愈好；角外 的两点不相干。
S1
S1
S2
S 2
三、光源非单色性的影响和时间相干性
光程差ΔL越大，折射光越落 后于反射光。ΔL过大，将超 过列波长度L。这时a、b光将 无法进行相干叠加。
劈尖
不规则表面
利用劈尖的等厚干涉可以测量很小的角度。
如： 今在玻璃劈尖上，垂直入射波长为 5893Å 的钠光， 测得相邻暗条纹间距为 5.0mm，若玻璃的折射率为 1.52，求此劈尖的夹角。
检查立方体
标 准 角 规 标 准 角 规
被检体
被检体
干涉膨胀仪
装置
C：铟钢作成的，热 膨胀极小； M：被检体。 M
相邻条纹的角间距：
n 1 2 2n' 1N h
反比于角间距，中心条纹疏，呈里疏外密分布。 反比于h，厚度越大，条纹越密。
透射光的等倾条纹
可见度降低，与反射互补
三、楔形平板产生的等厚干涉
（一）定域面和定域深度
油膜上的彩色条纹即为厚度很小时的等厚干涉条纹
（二）楔形平板产生的等厚条纹
在双孔后的空间，是相干光波的交叠区，形成干 涉．这种干涉，相干光波来自同一原子的发光，叫做 自相干．
双光束干涉，干涉场中某点的光强，与该点到两 光源的距离有关．因此，光强有稳定的空间分布． 在干涉场中距离双孔不太近，又不太远的区域， 处处有干涉．这种干涉称为不定域干涉．
２. 屏幕上光强分布规律 屏幕上P点光强为：
2 2 2 2
2 A1 A2 A1 A2
2 2
振幅相等：K=1 目视干涉仪：K>0.75 好 K>0.5 满意 K=0.1 可辨认
大学物理-12章：光的干涉
iD
n1
e
A
C n2 n1
B
n1
薄膜干涉
§4 分波面双光束干涉
一、杨氏双缝实验（1801）
装置： 稳定、明暗相间条纹
P
S1
Sd
r1
r2
y o
S2
D
物理分析：
d sin d tg yd
D
P
S1
d
r1
r2
y
o
S2 r2 r1
D
yd D
2k
2 (2k 1)
亮纹
暗纹
2
明、暗纹位置：
k 3, 2n1e / 3 368nm
讨论：
1 2k k 0,1, 2
I I1 I2 2 I1I2
if I1 I2 4I1
光的强度为最大值，干涉极大
I I1 I2 2 I1I2 cos
讨论：
2 (2k 1) k 0,1, 2
I I1 I2 2 I1I2
if I1 I2
0
光的强度为最小值，干涉极小
§3 两列单色波的干涉
2e
n22
n12
sin2
i
2
k
2ne 2 k
4ne 41.301.0107 5.20107
2k 1
2k 1
2k 1
k=1时： 5.20 107 m ----绿色光
k=2时： 1.733107 m
----紫外光，不可见
练习：一油轮漏油（n1=1.2）污染海面，在 海水（n2=1.3）表面形成一层薄油污。
随机变化
cos(2
1)
1
cos(2 1)dt 0
0
I I1 I2 非相干叠加加！
第三章 光的干涉和干涉系统
5
I1 I 2 A1 A2 cos
干涉条件（必要条件）：
(1)频率相同， 1 2 0; (2)振动方向相同， A1 A2 A1 A2 (3)位相差恒定， 1 2 常数
注意：干涉的光强分布只与光程差 k (r1 k 2 ) 有关。
在两个光波叠加的区域形成稳定的光
强分布的现象，称为光的干涉现象
The term Interference refers to the phenomenon that waves, under certain conditions, intensify or weaken each other.
2
observed visually, projected on a screen, or
recorded photoelectrically.
23
Interference fringes
Zeroth-order maximum
First-order minimum
First-order maximum
1）相干波源到接收屏之间的距离D
2）两相干波源之间的距离d 3）波长
14
干涉条纹间隔与波长的关系
条纹间隔 e ,
e 1 。
白光条纹 0 白条纹 白条纹
15
x
二、两个点源在空间形成的干涉场
两点源形成的干涉场是空间分布的； 干涉条纹应是空间位置对点光源等光程差的轨迹。 ＝r2 r1 ( x d ) 2 y 2 D 2 ( x d ) 2 y 2 D 2 2 2
axial
24
§3－3 干涉条纹的可见度 the visibility (contrast) of interference fringes
南京理工大学-研究生入学考试大纲-819光学工程
《光学工程》考试大纲
一、复习参考书
1、工程光学. 第二版郁道银、谈恒英编，机械工业出版社，2007.2
二、复习要点
物理光学部分
第一章光的电磁场理论
1．光的电磁性质
2．光在电介质分界面上的反射和折射
3．光波的叠加和傅里叶分析
重点：熟练掌握光的电磁波表达形式和电磁场的复振幅描述；掌握光在介质分界面上反射和折射时光波的变化情况，尤其是正入射的情况；掌握光波的叠加原理与傅里叶分析方法。
第二章光的干涉和干涉系统
1．光波干涉的条件及干涉图样的计算
2．干涉条纹的可见度
3．平行平板产生的双光束干涉及典型双光束干涉仪
4．平行平板产生的多光束干涉及其应用
重点：熟练掌握光程差概念以及对条纹的影响及基本的双光束干涉系统。
掌握条纹定域和非定域的概念及条纹可见度、空间相干性、时间相干性概念；典型的双光束、多光束干涉系统以及单层增透、减反膜的计算结论和实际应用。
第三章光的衍射
1．菲涅耳衍射公式与夫琅和费衍射公式
2．典型孔径（矩孔，单缝和圆孔）的夫琅和费衍射
3．光学成像系统的衍射和分辨本领
4．多缝的夫琅和费衍射与衍射光栅
5．菲涅耳波带片
重点：熟练掌握典型的夫朗和费衍射系统概念和计算；掌握光栅的原理和计算；菲涅耳波带片的概念和使用。
大学物理基础知识光的干涉与衍射现象
大学物理基础知识光的干涉与衍射现象光的干涉与衍射现象光的干涉和衍射现象是大学物理基础知识中的重要内容。
本文将介绍光的干涉和衍射的基本概念、原理以及实际应用。
一、光的干涉现象光的干涉是指两个或多个光波相遇时发生的现象。
干涉可以是构成性干涉（增强光强）或破坏性干涉（减弱或抵消光强）。
干涉现象可以通过光的波动性解释。
1. 干涉光的波动模型根据互相干涉的光波的波函数，可以使用叠加原理对光的干涉进行数学描述。
干涉是由于波峰与波峰相遇或波谷与波谷相遇而形成的，这种相遇会产生干涉图案。
2. 干涉的光程差干涉的关键参数是光程差，它是指两束相干光的传播路径的差值。
当光程差为整数倍的波长时，会出现构成性干涉；当光程差为半整数倍的波长时，会出现破坏性干涉。
3. 干涉的类型干涉现象可分为两种类型：薄膜干涉和双缝干涉。
薄膜干涉是指光线在介质的两个表面之间反射、透射产生的干涉现象；双缝干涉是指光通过两个相隔较近的缝隙后形成的干涉现象。
二、光的衍射现象光的衍射是指光线通过小孔或物体的边缘时发生的现象，光波会向周围扩散形成衍射图样。
衍射现象可以通过光的波动性解释。
1. 衍射光的波动模型光通过一个小孔或物体的边缘时，光波会发生弯曲，并在周围空间中形成散射波。
这些散射波的叠加就会形成衍射图样。
2. 衍射的特点衍射的特点是衍射波传播范围广，可以绕过物体的边缘，进入遮挡区域。
衍射图样的大小与孔径或物体边缘大小有关，小孔或细缝会产生较宽的衍射图样，大孔或宽缝会产生较窄的衍射图样。
3. 衍射的应用光的衍射现象在实际应用中具有广泛的意义，例如天文学中使用的干涉仪、显微镜的分辨率提升、光学存储器的读写操作等。
三、光的干涉与衍射的应用光的干涉与衍射现象不仅仅是基础学科的内容，也有着广泛的实际应用。
1. 干涉与衍射在光学仪器中的应用干涉仪是利用光的干涉现象进行测量和分析的仪器，如干涉计和迈克尔逊干涉仪等。
衍射仪是利用光的衍射现象进行实验和观测的仪器，如杨氏双缝干涉实验装置和夫琅禾费衍射装置等。
第13章 光的干涉
0
3.光强 光强
λ−
∆λ 2
λ λ + ∆λ λ
2
E 矢量，称为光矢量。 E 矢量的振动称为光振动。 矢量，称为光矢量。 矢量的振动称为光振动。 光强I 在光学中，通常把平均能流密度称为光强。 光强 ：在光学中，通常把平均能流密度称为光强。
I ∝E
2 0
在波动光学中，主要讨论的是相对光强， 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： 在同一介质中直接把光强定义为：
16
三、光程与光程差
干涉现象决定于两束相干光的位相差∆ϕ 干涉现象决定于两束相干光的位相差∆ϕ 两束相干光通过不同的介质时， 两束相干光通过不同的介质时，位相差不能单纯 由几何路程差决定。 由几何路程差决定。
S1 S2
r1
n1
P
r2
n2
光在介质中传播几何路程为r， 光在介质中传播几何路程为 ，相应的位相变化为 r 2π 2π = ⋅ nr λn λ r r2 2π 1 (n1r − n2r2 ) ∆ϕ = 2π − 2π = 1
(k = 0,1,2…)
8
I 4I1两相干光束 2I1 两非相干光束 π π -5π -3π -π π π I1一个光源 3π π 5π π ∆ϕ
普通光源获得相干光的途径（方法） 普通光源获得相干光的途径（方法） (1) 分波阵面方法: 分波阵面方法 方法: (2)分振幅的方法: 分振幅的方法: 分振幅的方法 杨氏干涉 等倾干涉、 等倾干涉、等厚干涉
3
独立(同一原子先后发的光 独立 同一原子先后发的光) 同一原子先后发的光 独立(不同原 独立 不同原 子发的光) 子发的光 光波列频率、位相、振动方向等具有随机性。 光波列频率、位相、振动方向等具有随机性。 2.光的颜色和光谱 2.光的颜色和光谱 可见光频率范围: 7.7×1014 ~ 3.9×1014Hz 可见光频率范围 × × 可见光波长范围: 7600Å 可见光波长范围 3900 Å ∼ 7600 可见光颜色对照: 可见光颜色对照 紫 ~ 红 单色光——只含单一波长的光。 单色光——只含单一波长的光。 ——只含单一波长的光 复色光——含多种波长的光。 复色光——含多种波长的光。 ——含多种波长的光
第12章光的干涉
反射光光程 nr 2
λ
2
？
思考： 与杨氏双缝实验比 干涉条纹有哪些相 同、不同之处？
δ
双镜
M1
s
P
L
s1 θ
d
s2
C
M2
d'
12.3
光的时空相干性
λ ν
一、光的非单色性
1、理想的单色光 2、实际光束： 准单色光
波列长L=τ c
Io
Io 2 0
I
λ
λo
Δλ
光强降到一半时曲线的 宽度—— 谱线宽度 Δλ
Δx14 = x4 − x1 =
d Δx14 λ= D ( k 4 − k1 )
d
( k 4 − k1 ) λ
0 .2 × 7 .5 λ= = 500 nm 1000 × 3
(2)当λ =600nm 时,相邻两明纹间的距离为
1000 D −4 Δx = λ = × 6 × 10 = 3.0mm 0.2 d
E = Eo cos ωt （ ） z E = E0 cos[ω (t − ) ] u π
波强（平均能流密度）
光矢量
2
r E
1 ∫ cos ωtdt = 2 π 0
1
1 2 I = E0 2
2.光程
光程差
波程
L1 = n1 r1 光程
L2 = n 2 r2 光程
经多种介质时 若介质不均匀
• P
r1
1、普通光源：自发辐射
· ·
独立（不同原子发的光） 独立（同一原子先后发的光）
结论： 普通光源发光具有独立性、随机性、间歇性
(1)一个分子(或原子)在一段时间内发出一列光波, 发光时间持续约10－8~10－10s. (间歇性) (2)同一分子在不同时刻所发光的频率、振动方 向不一定相同。（随机性、独立性） (3)各分子在同一时刻所发光的频率、振动方 向、相位也不一定相同.(独立性、随机性)
光的干涉与衍射：光的干涉和衍射现象的解释
光的干涉与衍射：光的干涉和衍射现象的解释光的干涉和衍射是一种波动现象，指的是光通过一系列孔隙或者物体的缝隙后产生的现象。
干涉和衍射可以解释光的波动性，展示出光作为波动的特性。
光的干涉是指在光传播路径上存在多个波源时，这些波源会相互干涉，形成干涉条纹。
干涉现象最典型的例子是双缝干涉实验。
当一个单色光经过两个互相平行、互相靠近的狭缝时，会在屏幕上形成一组干涉条纹。
这些干涉条纹是由两个狭缝上的光波相互叠加形成的。
干涉条纹的形成是由于光波的相长和相消干涉效应造成的。
当两个光波相长叠加时，它们的干涉会增强光强，形成亮条纹。
当两个光波相消干涉时，它们的干涉会减弱甚至消失光强，形成暗条纹。
这样的光的干涉现象是光波的波动性质所特有的。
另一个重要的光的波动现象是光的衍射。
衍射是指当光遇到物体或者孔隙时，光会沿着物体的边缘弯曲或者向多个方向散射的现象。
衍射实验中最典型的例子是单缝衍射实验。
当一个单色光通过一个狭缝时，光波会偏离直线传播的路径，向两边散射形成衍射图样。
衍射图样通常是一组亮暗交替的环形或直线形条纹。
这些图样是由光波通过狭缝后的弯曲和散射造成的。
衍射现象进一步证明了光是一种波动，而不仅仅是粒子的证据。
只有波动性才能解释光的衍射现象。
光的干涉和衍射现象可以用来解释许多光学现象。
例如，薄膜的颜色，彩虹的原因，光的偏振等都可以通过干涉和衍射来解释。
薄膜的颜色通常是由于通过薄膜的光波在薄膜上反射和干涉形成的；彩虹则是太阳光经过空气中的水滴，产生了多次折射和反射，形成了干涉和衍射效应；光的偏振可以通过光通过多个方向的狭缝后产生的干涉效应来解释。
光的干涉和衍射现象不仅仅在实验室中可见，我们日常生活中也能常常观察到这些现象。
例如，利用光的干涉和衍射现象我们可以看到油膜的彩虹效应、CD的彩色反射痕迹、蜘蛛网上的彩色光点等等。
这些现象的存在进一步证明了光是一种波动，而且其波动性质决定了一系列的现象和效应。
总而言之，光的干涉和衍射现象是光的波动性质的体现，它们可以用来解释许多光学现象。
光的干涉 知识点
光的干涉、用双缝干涉测波长、衍射现象一、知识点梳理 1、光的干涉现象：频率相同，振动方向一致，相差恒定（步调差恒定）的两束光， 在相遇的区域出现了稳定相间的加强区域和减弱区域的现象。
（1）产生干涉的条件：①若S 1、S 2光振动情况完全相同，则符合λδn x dLr r ==-=12，（n =0、1、2、3…）时，出现亮条纹；②若符合2)12(12λδ+==-=n x d L r r ，（(n=0，1，2，3…)时， 出现暗条纹。
相邻亮条纹（或相邻暗条纹）之间的中央间距为λdLx =∆。
（2）熟悉条纹特点中央为明条纹，两边等间距对称分布明暗相间条纹。
2． 用双缝干涉测量光的波长原理：两个相邻的亮纹或暗条纹的中心间距是Δx ＝l λ/d 测波长为：λ＝d ·Δx /l（1）观察双缝干涉图样：只改变缝宽，用不同的色光来做，改变屏与缝的间距看条纹间距的变化 单色光：形成明暗相间的条纹。
白光：中央亮条纹的边缘处出现了彩色条纹。
这是因为白光是由不同颜色的单色光复合而成的，而不同色光的波长不同，在狭缝间的距离和狭缝与屏的距离不变的条件下，光波的波长越长，各条纹之间的距离越大，条纹间距与光波的波长成正比。
各色光在双缝的中垂线上均为亮条纹，故各色光重合为白色。
（2）测定单色光的波长：双缝间距是已知的，测屏到双缝的距离l ，测相邻两条亮纹间的距离x ∆，测出n 个亮纹间的距离a ，则两个相邻亮条纹间距：1-=∆n a x3．光的色散：不同的颜色的光，波长不同在双缝干涉实验中，各种颜色的光都会发生干涉现象，用不同色光做实验，条纹间距是不同的，说明：不同颜色的光，波长不同。
图16-1-1含有多种颜色的光被分解为单色光的现象叫光的色散。
各种色光按其波长的有序排列就是光谱。
从红光→紫光，光波的波长逐渐变小。
4．薄膜干涉中的色散现象如图：把这层液膜当做一个平面镜，用它观察灯焰的像：是液膜前后两个反射的光形成的，与双缝干涉的情况相同，在膜上不同位置，来自前后两个面的反射光用图中实虚线来代表两列光，所走的路程差不同。
第十一章光的干涉
cos
2
d D
x
当 x m D 时 d
有最大值：I MAX
4I0 , 为亮条纹；
x
m
D d
,
I
MAX
4I0
当 x (m 1 ) D 时 2d
x (m 1 ) D , 2d
有最小值：IMIN 0, 为暗条纹；
其中：m 0，1， 2，
k2
)
r有关。
产生干涉的方法
实际光源发光的特点: 不同的點發出的不同波列是不相干的， 即使是同一點不同時刻發射的不同波列之間也是不相干的， 而只有同一波列相遇疊加才滿足相干條件，產生干涉。
产生干涉的方法：分波面法和分振幅法。分波面法是将 一个波列的波面分成两部分或几部分，由这每一部分 发出的波再相遇时，必然满足相干条件，杨氏干涉就 属于这种方法。分振幅法是设法将一束光的振幅（光 强）分成若干部分，当这些不同部分的光波相遇时就 会产生干涉，这是一种比较常见的获得相干光、产生 干涉的方法，平行平板产生的干涉就属于这种方法。
强I不在是
I1和I
的简单和。
2
光波的干涉条件
设
E1 A1 cos(k1 r1 t ), E2 A2 cos(k2 r2 t )
则 I I1 I2 A1 A2 cos
(k1 k2 ) r
4、条纹间隔（垂直入射 ）
注意 : h 与 的关系。
（2） 当n 1时，相邻波长对的h是 2。 若平板锲角为时 :
e h 2nh
（3） 如果条纹的横向偏移量为e, 则对应的m为：m e e 此时高度变化为：H e 2n e
光的干涉
3、关于光在竖直肥皂液薄膜上产生的干涉现象，下列说 法中正确的是（ A、 ）C A.干涉条纹的产生是由于光在薄膜前后两表面发生反射， 形成的两列光波叠加的结果 B.若出现明暗相间的条纹相互平行，说明肥皂膜的厚度是 均匀的
C.用绿色光照射薄膜产生的干涉条纹间距比黄光照射间距
小 D.薄膜上的干涉条纹基本上是竖直的
3 2
五、薄膜干涉 肥皂泡看起来常常是彩 色的，雨后公路积水上 面漂浮的油膜，看起来 也是彩色的。这些现象 是怎样形成的呢？
观察肥皂薄膜上干涉条纹
1.薄膜干涉的成因
如图所示，竖直放置的肥皂薄膜由于
受到重力的作用，下面厚、上面薄.因 此,在薄膜上不同的地方，从膜的前、 后表面反射的两列光波叠加,在某些位 置,这两列波叠加后互相加强,出现亮 条纹;在另一些地方,叠加后互相削弱, 出现暗条纹.故在单色光照射下,就出
暗条纹形成的原因
双缝 屏幕
取P点上方的点Q1，与两个狭缝S1、 S2路程差δ= Q1 S2－ Q1 S1＝λ/2 当其中一条光传来的是波峰，另 一条传来的就是波谷，其中一条 光传来的是波谷，另一条传来的 一定是波峰，Q1点总是波峰与波 谷相遇，振幅最小，Q1点总是振 动减弱的地方，故出现暗纹。
S1 S2
3λ/2
δ= 3λ/2
以此类推
当光程差δ= 半波长的奇数倍时出现暗纹
双缝
屏幕
Q3 第三暗纹 Q2 第二暗纹
δ=5λ/2
δ=3λ/2 δ=λ/2 δ=λ/2
S1 S2
Q 1 第一暗纹
Q1 / 第一暗纹 Q2 / 第二暗纹 Q3 / 第三暗纹
δ=3λ/2 δ=5λ/2
总结规律
（1）空间的某点距离光源S1 和S2的路程差为0、1 λ、2 λ、3 λ、等波长的整数倍 （半波长的偶数倍）时，该点 为振动加强点。 （2）空间的某点距离光 源S1和S2的路程差为λ /2、3 λ/2、5λ/2、等 半波长的奇数倍时，该点 为振动减弱点。
工程光学习题参考答案第十一章光的干涉和干涉系统
第十一章 光的干涉和干涉系统1． 双缝间距为1mm,离观察屏1m,用钠光灯做光源，它发出两种波长的单色光nm 0.5891=λ和nm 6.5892=λ，问两种单色光的第十级亮条纹之间的间距是多少？解：由题知两种波长光的条纹间距分别为961131589105891010D e m d λ---⨯⨯===⨯ 962231589.610589.61010D e m d λ---⨯⨯===⨯ ∴第十级亮纹间距()()65211010589.6589100.610e e m -∆=-=⨯-⨯=⨯2． 在杨氏实验中，两小孔距离为1mm,观察屏离小孔的距离为50cm,当用一片折射率为的透明薄片贴住其中一个小孔时（见图11-17），发现屏上的条纹系统移动了场面，试决定试件厚度。
解：设厚度为h ，则前后光程差为()1n h ∆=- ()1x dn h D∆⋅∴-=230.510100.580.5h --⨯⨯=21.7210h mm -=⨯3． 一个长30mm 的充以空气的气室置于杨氏装置中的一个小孔前，在观察屏上观察到稳定的干涉条纹系。
继后抽去气室中的空气，注入某种气体，发现条纹系移动了25个条纹，已知照明光波波长nm 28.656=λ，空气折射率000276.10=n 。
试求注入气室内气体的折射率。
解：设气体折射率为n ，则光程差改变()0n n h ∆=-图11-47 习题2 图()02525x d dn n h e D Dλ∆⋅∴-==⋅= 9025656.2810 1.000276 1.0008230.03m n n h λ-⨯⨯=+=+= 4． ** 垂直入射的平面波通过折射率为n 的玻璃板，投射光经投射会聚到焦点上。
玻璃板的厚度沿着C 点且垂直于图面（见图11-18）的直线发生光波波长量级的突变d ，问d 为多少时，焦点光强是玻璃板无突变时光强的一半。
解：无突变时焦点光强为04I ，有突变时为02I ，设',.d D200'4cos 2xd I I I Dπλ== ()'104xd m m D λ⎛⎫∴∆==+≥ ⎪⎝⎭又()1n d ∆=-114d m n λ⎛⎫∴=+ ⎪-⎝⎭5． 若光波的波长为λ，波长宽度为λ∆，相应的频率和频率宽度记为ν和ν∆，证明λλνν∆=∆，对于nm 8.632=λ的氦氖激光，波长宽度nm 8102-⨯=∆λ，求频率宽度和相干长度。
第十三章 干涉
2 n l 2 1 .5 0 .2 1 0 2 1 0 4 6 0 0(n m )
(2) 最高端的劈尖厚度为
2nh k 2
则总共出现20条明纹
2、牛顿环
牛顿在1675年首先观察到； 明暗相间的同心圆环； 圆环中间疏、边缘密； 牛顿环中心是暗的；
r1 r2
（2）理论分析
P
r1
二级亮纹 二级暗纹
S1
d oθ
θ
r2
B
x
o
一级亮纹 一级暗纹
中央亮纹 一级暗纹
S2 Δr
一级亮纹 二级暗纹
D
二级亮纹
（D>>x） （D>>d）
如图， S1和S2到屏上P点的光程差为
r2 r1 d sin
d tan
d x D
（2）理论分析
S1和S2到屏上P点的光程差为
1
i iD
n1
i
n2
Aγ γ
n3
C
1'
2
B e
2'
反 2e
n22
n12
s in 2
i
2
k，k 1，2，明条纹
2k
1
2
，k
0，1，2，暗条纹
反 2e
n22
n12
s in 2
i
2
与入射角以及薄膜厚度有关
薄膜厚度均匀(e一定)，光程差随入 射角 i 变化，即相同入射角对应同一 级条纹，因此称为等倾干涉；常见 的有肥皂泡泡，蝴蝶翅膀，油膜等。
D k4 k1
1
4 1
Δx
D d
1 6 107 0.2 10 3
光的干涉(共30张PPT)
r1
激光束
S 四、明（暗）条纹的间距
（2）当路程差为半波长的奇数倍时，形成暗条纹。 1
室内的白炽灯是各种独立的光源，不符合产生干涉的条件。 光的干涉
do 通过实验初步认识薄膜干涉现象，了解其应用。
r2
1、产生稳定干涉的条件：两列光的频率（颜色）相同。
S M 四、明（暗）条纹的间距
D．单色光f1照射时出现暗条纹,单色光f2照射时出现明条2纹
后面的屏上观察光的干涉情 况。
新课内容
二、双缝干涉图样
单色光
白光
新课内容
二、双缝干涉图样
图样有何特征？
屏
单色激光束
暗条纹的中心线
S1
暗条纹的中心线
亮条纹的中心线
S2
亮条纹的中心线
中央亮条纹
双缝
明暗相间
条纹等间距
思考讨论：光屏上何处出现亮条纹？何处出现暗条纹？
单色激光束
新课内容
三、决定明暗条纹的条件
第十三章 光
肥皂泡呈现五颜六色的原因是什么？
第3节
光的干涉
学习目标
1．通过实验观察认识光的干涉现象，知道干涉现象是光的波动性证 据。 2．理解光的双缝干涉现象的产生原理。知道光屏上出现亮条纹和暗 条纹的条件。
3.掌握明条纹（或暗条纹）间距的计算公式及推导过程。
4.观察双缝干涉图样，掌握实验方法。
5.通过实验初步认识薄膜干涉现象，了解其应用。
x l
d
新课内容
五、光的干涉应用
1.薄膜干涉---肥皂泡上的彩色条纹
此处发 生干涉 现象
空气
a b
S
B
A
薄膜
薄膜前后两个面的反 射光发生了干涉
物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案
相干光波、有相同的频率、有恒 定的相位差、有相同的振动方向 。
双缝干涉与多缝干涉
双缝干涉
两束相干光波分别通过两个平行狭缝 后，在屏幕上产生的明暗交替的干涉 条纹。
多缝干涉
多个狭缝产生的相干光波在屏幕上产 生的明暗交替的干涉条纹。
薄膜干涉与干涉滤光片
薄膜干涉
光波在薄膜表面反射和透射时产生的干涉现象，常用于增反 膜和增透膜的设计。
摄像机的原理
摄像机通过镜头将光线聚焦在电荷耦合器件（CCD）或互补金属氧化物半导体（ CMOS）传感器上，记录下动态影像。
照相机与摄像机的比较
照相机和摄像机在结构和工作原理上存在差异，但它们都是用于记录影像的光学仪器。
光学信息处理系统
1 2
光学信息处理系统的原理
光学信息处理系统利用光的干涉、衍射、全息等 原理对信息进行处理。
REPORT
CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
04
光学仪器及应用
透镜与成像原理
透镜的分类
01
根据透镜的形状和焦距，可以将透镜分为凸透镜、凹透镜和凹
凸透镜等。
成像原理
02
透镜通过改变光线的传播路径，使光线会聚或发散，从而形成
实像或虚像。
像距与物距
03
透镜成像时，像距与物距之间的关系遵循“1/f = 1/u + 1/v”
干涉滤光片
利用薄膜干涉原理设计的滤光片，具有特定波长范围的透过 或反射特性。
干涉系统的应用
光学干涉仪
干涉光谱技术
利用光的干涉原理测量长度、角度、表面 粗糙度等物理量。
通过干涉原理分析物质吸收、发射和散射 光谱，用于物质成分分析和光谱测量。
第一章光的干涉
2
1
0
[ A1 A 2 2 A1 A 2 cos( 1 2 )] dt A1 A 2
2 2 2
2
29
1.3 分波面双光束干涉
二、获得相干光的方法 典型干涉实验
1、获得相干光的方法：
• 一个原则：在任何时刻到达观察点的应该是 同一批原子发射出来，经过不同光程的两列波。 各原子的发光尽管迅速改变，但是任何相位改 变总是同时发生在这两列波上，因而它们到达 同一观察点时总是保持着不变的相位差。 • 两种办法：分波面和分振幅
二、 干涉现象
干涉是波动过程的一个基本特征。凡是能产生干 涉的现象，都可认为该现象具有波动性。
两列或两列以上波叠加，如果两波频率 相同，在观察时间内波动不中断，而且在相 遇处振动方向几乎沿着同一直线，那么它们 叠加后产生的合振动可能在有些地方加强， 在有些地方减弱，这一强度按空间周期性变 化的现象称为干涉。干涉所形成的整个图样 称为干涉图样。 7
则，二列光波在空间叠加后，同一级条纹的空间各点 几何位臵应满足条件：
r2 r1 常数
这些点的轨迹是以S1、S2为轴线的双叶旋转双曲面， S1、S2为双曲面的两个焦点. 23
二．干涉图样的形成
２、两个单色点光源干涉图样的形状
令
整个干涉花样在空 间分布的大致轮廓
双曲面和光屏面的交线
24
2
则 ，合振动平均值达到最大值，称 为干涉相长。（constructive interference）
(2)在相位差为
2 1 ( 2 j 1)
的 奇数 倍。
（j=0, 1, 2, 3, …）
则
I ( A1 A2 )