劳埃德镜和菲涅尔双面镜10-2分振幅干涉
经典实验讲义-菲涅尔双面反射镜干涉 (测量实验)
菲涅尔双面反射镜干涉 (测量实验)一、实验目的观察双平面干涉现象及测量光波波长 二、实验原理如附图7所示的是双面镜装置是由两块平面反射镜M 1和M 2组成，两者间夹一很小的附图7 菲涅尔双面镜角ϕ。
S 是与M 1和M 2的交线（图中以M 表示）平行的狭缝，用单色光照明后作为缝光源。
从同一光源S 发出的光一部在M 1上反射，另一部分在M 2上发射，所得到的两反射光 是从同一入射波前分出来的，所以是相干的，在它们的重叠区将产生干涉。
对于观察者来说，两束相干光似乎来自S 1和S 2，S 1和S 2是光源S 在两反射镜中的虚像，由简单的几何光学原理可证明，由S 光源发出的，后被两反射镜反射的两束相干光在屏幕上的光程差与将S 1、S 2视为两相干光源发出两列相干光波到达幕上的光程差相同。
与双棱镜实验相似，根据双棱镜的实验中推导出的公式/xd D λ=∆，亦可算出它的波长λ。
三、实验仪器1、钠光灯（可加圆孔光栏）2、凸透镜L ： f=50mm3、二维调整架： SZ-074、单面可调狭缝： SZ-225、双面镜6、测微目镜Le （去掉其物镜头的读数显微镜）7、读数显微镜架 : SZ-388、三维底座： SZ-019、二维底座： SZ-02 10、一维底座： SZ-03 11、一维底座： SZ-03 12、凸透镜： f=150mm 13、He —Ne 激光器(632.8nm) 14、白屏H ： SZ-13 15、二维调整架： SZ-07 16、通用底座： SZ-01 17、通用底座： SZ-01四、仪器实物图及原理图图十一（1）图十一（2）五、实验步骤1、把全部仪器按照图十一的顺序在平台上摆放好（图上数值均为参考数值），靠拢后目测调至共轴。
而后放入双面镜。
2、调节双面镜的夹角，使其与入光的夹角大约为半度，如图十一（2）。
（亦可用激光器替换钠灯，白屏H代替微测目镜，使细激光束同时打在棱边尽量靠近的双面镜的两个反射镜上，在远离双面镜交棱的白屏上看到干涉条纹。
大学物理演示(赵)(光干涉)
17.2、 杨氏双缝干涉实验 双镜 劳埃德镜
1. 杨氏双缝干涉实验
实验装置 分波阵面干涉 缝宽： 10-4 m 双缝距离 d: 0.1--3 mm
屏到双缝距离 D: 1--10 m
屏上横向观测范围: 1--10 cm
2、 杨氏干涉条纹
S1 和 S2 振动方向相同, 频率相同 相位相同
A
P点光强 I I1 I2 2 I1I2 cos 2I0 (1 cos )
2
n1 n2 n3
光线1有，光线2有 2n2e cos
n1 n2 n3
n1 n2 , n3 n2
光线1没有，光线2没有 2n2e cos
光线1没有，光线2有
2n2e cos
2
2n2e cos 0
Oi
f tgi P 屏幕 f
谱线的自然宽度 ν
波包 i()
λ 谱线宽度
λ0 λ
波列
L c ～ 1 ～109 s
ν
2.相干光的获得
S1
分波前法 S
分波面法 S2
cos 0
不满足相 干条件
满足相 干条件 先分 后合
P
S
分振幅法
薄膜
1
2
托马斯.扬 （Thomas.Yong ,1773—1829）。幼年 时就聪慧过人，尤其擅长语言，青年 时会10种语言。后来他攻读医学，但 对物理学也有很大的兴趣。在研究听 觉和视觉问题时。他注意到光的微粒 说和波动说的争论，尽管当时在学术 界占统治地位的是微粒说，但是他注 意到惠更斯的波动说的合理性，1801 年他完成了著名的杨氏双缝实验，验 证了光的波动性
第十周 菲涅耳双棱镜
菲涅耳双棱镜一、引言关于光究竟是波还是粒子曾经在历史上引起了很长时间的争论，虽然1801年英国科学家T.Young用双缝做了光的干涉的实验后, 光的波动学说开始为多数学者所接受, 但仍有不少反对意见。
有人认为杨氏条纹不是干涉所致, 而是双缝的边缘效应。
之后法国科学家Augustin J.Fresnel做了几个新实验, 令人信服的证明了光的干涉现象的存在, 这些实验之一就是他在1826年进行的双棱镜实验. 实验不借助光的衍射而形成波面干涉,验证了光的波动性。
本实验通过菲涅耳双棱镜观察各种实验因素改变时对干涉条纹的影响, 测量钠黄光的波长。
二、实验原理（1）菲涅尔双棱镜菲涅耳双棱镜简称双棱镜，是一个顶角A极大的等腰三角形ABC，它可以看成是由两个楔角很小的直角三棱镜ABD和ACD所组成。
当一个点光源S（实验中用线光源也可以，但是要与棱边平行），通过上半个棱镜ABD的光束向下偏折，通过下半个棱镜ACD的光束向上偏折，相当于形成S1’和S2’两个个虚光源。
把观察屏放在两光束的交叠区，可以看到干涉条纹，条纹间距为：D xd λ=其中的d为虚光源S1’和S2’的间距，D是光源到观察屏之间的距离，λ是光的波长。
1、点光源通过双棱镜的折射（2）d的测量——二次成像法在双棱镜和测微目镜之间加入一个焦距为f的凸透镜L，当D>4f时，可以移动L而在测微目镜中看到两个虚光源的缩小像或放大像。
分别读出两个虚光源之间的距离d1和d2，则d二次成像光路三、实验器材与实验步骤实验仪器：光具座（干涉衍射实验装置 SGW—1A型）钠灯钠灯电源（GB—20W）狭缝双棱镜凸透镜测微目镜CW—1实验步骤:1、1、打开钠灯，预热十分钟，在光具座上依次安放光缝、双棱镜、测微目镜，使得两束光的光斑交叠区进入目镜中心。
2、2、减小狭缝的宽度直至从测微目镜中恰好能看到交叠区的亮光。
3、缓慢调节狭缝的方向直至与双棱镜的棱边平行，使在测微目镜中看到干涉条纹。
双棱镜干涉
【实验内容】
（2）调节双棱镜 在狭缝与透镜之间放入双棱镜。这时屏上出现两条平行亮线（狭缝像），如两
亮线一高一低，表示双棱镜棱脊与狭缝不平行，则要旋转双棱镜使两亮线等高；如 两亮线一粗亮，一细暗，表示棱镜的棱脊未通过透镜光轴，则应平移双棱镜，使两 亮等宽等亮。 （3）调节测微目镜
用测微目镜代替观察屏，调测微目镜高低左右，使之与透镜等高共轴，让狭缝 像位于视场中央，在视场中央找到等高、平行、等亮度的狭缝像。
x d1 | d11 d12 | d2 | d21 d22 |
d d1 d2
D A d1 d2 d1 d2
d x
D
Er
0 0
100 %
代数过程
【注意事项】
1. 不要反复开启钠光灯，影响钠光灯的寿命。 2. 不要用手触摸光学元件表面，以防污染，只能用镜头纸擦试光学
的光，它相当于光源 S 的两个虚像 S1、S2 射出的光（相干光），在两束光
相重叠的区域产生明暗相间的干涉条纹。
光
屏
S1 dS
S2
干涉区
D
λ --- 钠光波长 D --- 虚光源到观测屏间的距离
x D
d --- 两虚光源的距离
d
△x --- 相邻明（或暗）条纹间的距离
【实验仪器】
CXJ-1型光具座、钠光灯、可调狭缝、双棱镜、凸透镜、测微目镜、像屏
【实验内容】
1. 开启钠光灯，调节等高共轴
在光具座上调节钠光灯、可调狭缝、双棱镜、凸透镜、测微目镜等器件同轴等高； 同时调整狭缝使之与钠光光源贴近、对正，让钠光均匀照亮整个狭缝。 （1） 调节凸透镜
在狭缝后放上凸透镜，凸透镜后放上一观察屏。观察屏与狭缝之间的距离大于4f， 透镜在狭缝与观察屏之间沿光轴移动，观察屏上先后两次出现狭缝的像，一次成大 像，一次成小像。比较两次成像中心点的高低，若大像的中心点比小像高，则说明 透镜位置偏高，应下降；反之，则说明透镜位置偏低，应上升。此即所谓“大像追 小像”。反复调节透镜的高低左右，直到大、小像中心点重合为止。
双棱镜干涉
u( )
E u( ) 100%
实验结果的定性分析
提示：根据实验条件和各 物理量的测量方法，定性分析 误差来源，说明其对实验结果 准确度的影响
问题思考
本实验采用激光光源，若 用钠光作光源，双棱镜产生的 干涉条纹有无变化？用白光照 射时，干涉条纹怎样变化，请 描绘出干涉图样。
在双棱镜和测微目镜间插入透镜L， 移动L,可观察到两个位置成清晰的实像， 记录虚光源缩小像的间距 b 和放大像的
间距 b ，并测量相应的像距及物距。对 应于b 和 b的像距及物距的关系为：
u v u v
以上均须测量6次。
5、用米尺测量虚光源到测微目镜 分划板（观察屏）间的距离D.
几点说明
1、注意两个虚光源的位置在双棱镜附 近，实验中不要测错物距。
双棱镜干涉
菲涅耳双棱镜实验是一种分波阵面 的干涉实验，实验装置简单，但设计思 想巧妙。它通过测量毫米量级的长度， 可以推算出小于微米量级的光波波长。
1881年菲涅耳用双棱镜实验和双面 镜实验再次证明了光的波动性质，为波 动光学奠定了坚实的基础。
项目
实验原理 实验仪器 实验内容 操作要点
数据处理 问题思考
数据处理之一
1、根据测得的20个暗条纹的位置坐标，用逐
差法计算x 值，并计算u(x) 值。
提示：u(x) 的A类分量计算
设 l x10 j x j j 1、2、、10
则
10 x10 j x j i
l i1
n
n 1,2,,10
u(l)
10
2
x10 j x j l
i 1
实验原理
S1 a S0
S2
D
菲涅耳双棱镜可以看作两块底面相接、 棱角很小的直角棱镜合成的。当单色狭条 光源S0从棱镜正前方照射时,经双棱镜折射， 成为两束相重叠的光，它相当于光源S0 的 两个虚像S1、S2射出的光（相干光），在 两束光相重叠的区域内产生明暗相间的干 涉条纹.
菲涅耳双棱镜干涉
实验七 菲涅耳双棱镜干涉一、实验目的1.掌握菲涅耳双棱镜获得双光束干涉的方法2.观察双棱镜产生的双光束干涉现象，进一步理解产生干涉的条件3.结合杨氏实验理解菲涅耳双棱镜实验的原理，弄清有关物理量之间的关系二、实验原理菲涅耳双棱镜实验是一种分波阵面的干涉实验，实验装置简单，但设计思想巧妙。
它通过测量毫米量级的长度，可以推算出小于微米量级的光波波长。
1881年菲涅耳用双棱镜实验和双面镜实验再次证明了光的波动性质，为波动光学奠定了坚实的基础。
如图7—1所示，将一块平玻璃板的上表面加工成两楔形，两端与棱脊垂直，楔角较小（一般小于1度）。
当单色光源照射在双棱镜表面时，经其折射后形成两束好像由两个光源发出的光，即两列光波的频率相同，传播方向几乎相同，相位差不随时间变化，那么，在两列光波相交的区域内，光强的分布是不均匀的，满足光的相干条件，称这种棱镜为双棱镜。
菲涅儿利用图7—2所示的装置，获得了双光束的干涉现象。
图中双棱镜AB 是一个分割波前的分束器。
从单色光源M 发出的光波，经透镜L 会聚于狭缝S ，使S 成为具有较大亮度的线状光源。
当狭缝S 发出的光波投射到双棱镜AB 上时，经折射后，其波前便被分割成两部分，形成沿不同方向传播的两束相干柱波。
通过双棱镜观察这两束光，就好像它们是由1S 和2S 发出的一样，故在其相互交叠区域21P P 内产生干涉。
如果狭缝的宽度较小，双棱镜的棱脊与光源平行，就能在白屏P 上观察到平行与狭缝的等间距干涉条纹。
x 图7—2棱脊端面楔角图7—1设'd 代表两虚光源1S 和2S 间的距离，d 为虚光源所在的平面（近视地在光源狭缝S 的平面内）至观察屏的距离，且'd <<d ，干涉条纹宽度为x δ，则实验所用光波波长λ可由下式确定x d d δλ'= （7—1） （7—1）式表明，只要测出'd 、d 和x δ，便可计算出光波波长。
通过使用简单的米尺和测微目镜，进行毫米级的长度测量，推算出微米级的光波波长，所以，这是一种光波波长的绝对测量。
菲涅耳双棱镜干涉实验指导书
实验五 菲涅耳双棱镜干涉[实验目的]1． 观察和研究菲涅耳双棱镜产生的干涉现象； 2． 测量干涉滤光片的透射波长(λ0)。
[仪器和装置]白炽灯，干涉滤光片，可调狭缝，柱面镜，菲涅耳双棱镜，双胶合成像物镜，测微目镜。
[实验原理]如图1a 所示，菲涅耳双棱镜装置由两个相同的棱镜组成。
两个棱镜的折射角α很小，一般约为5 ~ 30'。
从点（或缝）光源S 发出的一束光，经双棱镜折射后分为两束。
从图中可以看出，这两折射光波如同从棱镜形成的两个虚像S 1和S 2发出的一样。
S 1和S 2构成两相干光源，在两光波的迭加区产生干涉。
a、从图1b 看出，若棱镜的折射率为n ，则两虚像S 1、S 2之间的距离a n l d )1(2-= （5-1）干涉条纹的间距λan l l l e )1(2'-+=（5-2）式中，λ为光波的波长。
对于玻璃材料的双棱镜有n =1.50，则λal l l e '+=（5-3） 可得到e l l la'+=λ （5-4） 在迭加区内放置观察屏E ，就可接收到平行于脊棱的等距直线条纹。
若用白光照明，可接收到彩色条纹。
对于扩展光源，由图2可导出干涉孔径角：''l l al +=β （5-5） 和光源临界宽度：⎪⎭⎫⎝⎛+=='1l l a b λβλ （5-6） 从式（5-5）和（5-6）看出，当l'=0时，β=0，则光源的临界宽度b 变为无穷大。
此时，干涉条纹定域在双棱镜的脊棱附近。
b 为有限值时，条纹定域在以下区域内:λαλ-≤b ll ' （5-7）a) 图 1 双棱镜干涉原理图[内容和步骤]1．调整光路，观察和研究双棱镜干涉现象(1) 按图3所示，将光学元件置于光学平台上。
调整光学元件，使其满足同轴等高的要求。
(2) 取l ≈200mm ，l '≈1200mm ，按λ=550nm ，α=30'，n =1.50计算出b 的数值。
杨氏双缝干涉实验劳埃德镜
x
x x
1明
2明
3.明.. 15
物理学
第五版
11-2 杨氏双缝干涉实验 劳埃德镜
三、劳埃德镜
P
S1 ①
d S2
②
M
d'
分波阵面干涉
原理同“杨氏”
条纹间距 x d
d
第 十一章 光学
16
物理学
第五版
屏P 左移
11-2 杨氏双缝干涉实验 劳埃德镜
P'
P
S1
镜边缘 d
L暗纹
S2
ML
d ' 暗纹
物理学
第五版
11-2 杨氏双缝干涉实验 劳埃德镜
11-2 杨氏干涉与劳埃德镜实验
本节通过两个实例说明分波阵面干涉的原理
分波阵 将点源发出的波阵面分割成两部分 面干涉 作为相干波源而实现的干涉
第 十一章 光学
1
物理学
第五版
11-2 杨氏双缝干涉实验 劳埃德镜
一、杨氏干涉实验
1、现象
d d
实
L
验
S
装 钠灯
xk
d
d
等间距
x
x x
x
...
(2)白光照射时？，出现 彩色条纹
第 十一章 光学
6
物理学
第五版
11-2 杨氏双缝干涉实验 劳埃德镜
第 十一章 光学
7
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第五版
11-2 杨氏双缝干涉实验 劳埃德镜
(3) d、d′一定时，若改变, 则 x 将怎样变化？
第 十一章 光学
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物理学
取
k
=1
1
arcsin
实验3 (只看)洛埃镜干涉实验
1、理解杨氏干涉原理并掌握干涉光路的调节； 2、实现、观察洛埃镜干涉实验并测量光波波长； 3、观察菲涅耳双面镜干涉现象。
【实验原理】
洛埃(Loyd)镜干涉实验仅应用一块平面镜的反射来获得干涉现象，其装置如图 3—1 所 示，点光源 S 放在离平面镜 M 相当远并且接近镜平面的地方，S 发出的光波一部分直接射 到观察屏 Π 上，另一部分以很大的入射角(接近掠入射)投射到平面镜 M 上，再经平面镜反 射到达观察屏 Π。两部分光波由同一光波分割出来，因而是相干光波，S 本身就是相应的相 干光源之一(图中括号里的 S1)， 其像 S2 是另外的相干光源。 因为光束在镜面上接近于掠入射， 所以 S1(S)和 S2 相距不远，两个光束强度相近。图中的阴影部分是干涉场。 到达观察屏 Π 上 P 点的两相干光波之一经平面镜的反射有了 π 的位相变化。于是它们 的光程差必须加上这一附加程差 λ/2： Δ=lx/d+λ/2 (3—1) 其中 x 是 P0 到 P 之间的距离，P0 为观察屏中心点。 如果把观察屏 Π 移到平面镜的右端，则 P0 点的光程差等于 λ/2，因而 P0 点是一暗点， 实验也确实如此。 这一实验事实也是光在光疏—光密介质分界面上反射时产生 π 的位相突变 的最早的实验证明。 S S1 S(S1) l S2 M d 图 3—1 洛埃镜干涉装置示意图 P P0 Π 图 3—2 l S2 α d 菲涅耳双面镜示意图 Π M1 P0 K
3
图 3—3 (7)、 参看图 3—1， 激光波长 λ=632.8nm， 仔细测量出 d 及干涉条纹间距 Δe， 计算出 l/2， 填好表 1； 表1 λ (nm) 632.8 (8)、在(7)的基础上调节螺旋 A 以改变 l/2，再仔细测量出 d 及新的干涉条纹间距 Δe、
东南大学《现代光学基础》复习总结
《现代光学基础》复习总结第一章几何光学费马原理：光在指定的两点间传播，实际的光程总是一个极值。
即光沿光程为最小值、最大值或恒定值的路程传播，一般情况下，实际光程大多是极小值。
光在平面上反射不改变光的单心性，光在分界面上折射将破坏光的单心性。
在水面上沿竖直方向看水中物体时，像最清晰，像似深度y y n n y <='12，沿着倾斜角度较大的方向观看时，像的清晰度由于像散而受到破坏。
当光由光密介质射向光疏介质时，全反射临界角12arcsin n n i c =，光导纤维中光的入射临界角2221arcsin n n u -=。
通过测量棱镜的最小偏向角可计算棱镜的折射率，最小偏向角A i -=102θ，折射角22A i =，即折射率2sin2sinsin sin 021A A i i n +==θ。
球面镜反射：物像公式：f r s s '==+'1211，横向放大率ss y y '-='=β，球面镜反射将破坏光的单心性；球面镜折射：物像公式：r n n s n s n -'=-''，光焦度r n n -'=Φ，横向放大率n ns s y y '⋅'='=β，球面镜折射将破坏光的单心性。
物方焦距r n n n f -'-=，像方焦距r n n n f -''='，即n nf f '-='。
高斯物像公式：1=+''s f s f ，牛顿公式：()()f f f s f s x x '='-'-='；薄透镜成像：物像公式：221112r n n r n n s n s n -+-=-'，光焦度2211r n n r n n -+-=Φ，横向放大率ss y y '='=β，高斯公式：s f s f +''1=，牛顿公式：()()f f f s f s x x '='-'-='。
菲涅耳双棱镜干涉实验
研究性实验报告光的干涉实验（分波面法）激光的双棱镜干涉菲涅耳双棱镜干涉摘要：两束光波产生干涉的必要条件是：1)频率相同；2)振动方向相同；3)相位差恒定。
产生相干光的方式有两种：分波阵面法和分振幅法。
本次菲涅耳双棱镜干涉就属于分波阵面法。
菲涅耳双棱镜干涉实验是一个经典而重要的实验，该实验和杨氏双缝干涉实验共同奠定了光的波动学的实验基础。
一、实验重点1)熟练掌握采用不同光源进行光路等高共轴调节的方法和技术；2)用实验研究菲涅耳双棱镜干涉并测定单色光波长；3)学习用激光和其他光源进行实验时不同的调节方法。
二、实验原理菲涅耳双棱镜可以看成是有两块底面相接、棱角很小的直角棱镜合成。
若置单色光源S0于双棱镜的正前方，则从S0射来的光束通过双棱镜的折射后，变为两束相重叠的光，这两束光仿佛是从光源S0的两个虚像S1和S2射出的一样。
由于S1和S2是两个相干光源，所以若在两束光相重叠的区域内放置一个屏，即可观察到明暗相间的干涉条纹。
如图所示，设虚光源S 1和S 2的距离是a ，D 是虚光源到屏的距离。
令P 为屏上任意一点，r 1和r 2分别为从S 1和S 2到P 点的距离，则从S 1和S 2发出的光线到达P 点得光程差是：△L= r 2-r 1令N 1和N 2分别为S 1和S 2在屏上的投影，O 为N 1N 2的中点，并设OP=x ，则从△S 1N 1P 及△S 2N 2P 得：r 12=D 2+(x-2a)2r 22=D 2+(x+2a)2两式相减，得：r 22- r 12=2ax另外又有r 22- r 12=(r 2-r 1)(r 2+r 1)=△L(r 2+r 1)。
通常D 较a 大的很多，所以r 2+r 1近似等于2D ，因此光程差为：△L=Dax 如果λ为光源发出的光波的波长，干涉极大和干涉极小处的光程差是：= k λ (k=0,±1, ±2,…) 明纹=212 k λ (k=0,±1, ±2,…) 暗纹由上式可知，两干涉条纹之间的距离是：△x=aDλ 所以用实验方法测得△x ，D 和a 后，即可算出该单色光源的波长λ=Da△x三、实验方案 1)光源的选择当双棱镜与屏的位置确定之后，干涉条纹的间距△x 与光源的波长λ成正比。
《大学物理AII》作业 No.05光的干涉(参考答案)
《大学物理AII 》作业 No.05光的干涉班级 ________ 学号 ________ 姓名 _________ 成绩 _______ ------------------------------------------------------------------------------------------------------- ****************************本章教学要求****************************1、理解光的相干条件及利用普通光源获得相干光的方法和原理。
2、理解光程及光程差的概念，并掌握其计算方法。
理解什么情况下有半波损失，理解薄透镜不引起附加光程差的意义。
3、掌握杨氏双缝干涉实验的基本装置及其条纹位置、条纹间距的计算。
4、理解薄膜等倾干涉。
5、掌握薄膜等厚干涉实验的基本装置（劈尖、牛顿环），能计算条纹位置、条纹间距，能理解干涉条纹形状与薄膜等厚线形状的关系。
6、理解迈克耳孙干涉仪原理及应用。
-------------------------------------------------------------------------------------------------------一、填空题1、光的相干条件需满足（频率相同、振动方向相同、相位差恒定）；利用普通光源获得相干光的方法可分为：（分波阵面法）和（分振幅法）。
2、光在折射率为n 的介质中传播几何路程为x ，其相位改变与真空中经过（nx ）的几何路程产生的相位改变相同，该几何路程称为光程或者（等效真空程）；如果两个相干光源的初相分别为21ϕϕ、，利用光程差∆计算相位改变的一般公式为（∆+-=∆λπϕϕϕ212）。
当光从光疏介质向光密介质反射时，反射光有2π的相位突变，相当于光程增加了（2λ）。
3、杨氏双缝实验、（菲涅尔双棱镜）、（菲涅耳双面镜）和（劳埃德镜）都属于分波阵面实验法。
光学题库-选择与判断
n 3一、单选题（共28题）1、在双缝干涉实验中，两缝间距为d ，双缝与屏幕的距离为D (D>>d)，单色光波长为λ，屏幕上相邻明条纹之间的距离为A 、λD /dB 、λd /DC 、λD /(2d )D 、λd /(2D )2、在相同的时间内，一束波长为λ的单色光在空气中和在玻璃中传播，下列说法正确的是A 、传播的路程相等，走过的光程相等B 、传播的路程相等，走过的光程不相等C 、传播的路程不相等，走过的光程相等D 、传播的路程不相等，走过的光程不相等3、如图，S 1、S 2是两个相干光源，它们到P 点的距离分别为r 1和r 2．路径S 1P 垂直穿过一块厚度为t 1，折射率为n 1的介质板，路径S 2P 垂直穿过厚度t 2，折射率为n 2的另一介质板，其余部分可看作真空，这两条路径的光程差等于A 、)()(111222t n r t n r +-+B 、])1([])1([111222t n r t n r -+--+C 、)()(111222t n r t n r ---D 、1122t n t n -4、在双缝干涉实验中，光的波长为600nm ，双缝间距为2mm ，双缝与屏的间距为300cm ．在屏上形成的干涉图样的明条纹间距为A 、0.45mm B 、0.9mm C 、1.2mm D 、3.1mm5、在双缝干涉实验中，现由于屏上的干涉条纹太密而看不清楚，为使条纹间距变大，可以采取的办法是A 、使屏靠近双缝B 、减小两缝的间距C 、同时把两个缝的缝宽调窄D 、改用波长较小的单色光源6、如图所示，折射率为2n 、厚度为e 的透明介质薄膜的上方和下方的透明介质的折射率分别为1n 和3n ，已知123n n n <<．若用波长为λ的单色平行光垂直入射到该薄膜上，则从薄膜上、下两表面反射的光束①与②的光程差是A 、222λ-e nB 、e n 22C 、2222λn e n -D 、2222n e n λ-7、如图所示，折射率为2n 、厚度为e 的透明介质薄膜的上方和下方的透明介质的折射率分别为1n 和3n ，已知321n n n ><．若用波长为λ的单色平行光垂直入射到该薄膜上，则从薄膜上、下两表面反射的光束①与②的光程差是n 3A 、222λ-e n B 、e n 22C 、2222λn e n -D 、2222n e n λ-8、一束波长为λ的单色光由空气垂直入射到折射率为n 的透明薄膜上，透明薄膜放在空气中，要使反射光得到干涉加强，则薄膜最小的厚度为A 、λ/4B 、λ/4nC 、λ/2D 、λ/2n9、两块平板玻璃构成空气劈尖，左边为棱边，用单色光垂直入射，若上面的平玻璃以棱边为轴，沿顺时针作微小转动，则干涉条纹A 、间距变小，并向棱边方向平移B 、间距变小，并向远离棱边方向平移C 、间距变大，并向棱边方向平移D 、间距变大，并向远离棱边方向平移10、如图，两个直径有微小差别的彼此平行的滚柱之间的距离为L ，夹在两块玻璃平板的中间，形成空气劈形膜，当单色光垂直入射时，产生等厚干涉条纹，若滚柱之间的距离L 变小，则L范围内干涉条纹的A 、数目减小，间距变大B 、数目减小，间距不变C 、数目不变，间距变小D 、数目增加，间距变小11、牛顿环实验中,透射光的干涉情况是A 、中心暗斑,条纹为内密外疏的同心圆环B 、中心暗斑,条纹为内疏外密的同心圆环C 、中心亮斑,条纹为内密外疏的同心圆环D 、中心亮斑,条纹为内疏外密的同心圆环12、在牛顿环实验装置中，曲率半径为R 的平凸透镜与平玻璃板在中心恰好接触，且为同种玻璃材料，将该装置置于折射率为n 的水中，垂直入射到牛顿环装置上的平行单色光在真空中的波长为λ，则透射光形成的干涉条纹中第m 级明环半径r m 的表达式为A 、Rm r m λ=B 、n R m r m λ=C 、R m r m λ）（21+=D 、nR m r m /21λ）（+=13、根据惠更斯－菲涅耳原理，若已知光在某时刻的波阵面为S ，则S 的前方某点P 的光强度决定于波阵面S 上所有面积元发出的子波各自传到P 点的A 、振动振幅之和B 、光强之和C 、振动振幅之和的平方D 、振动的相干叠加14、在单缝夫琅禾费衍射实验中波长为λ的单色光垂直入射到单缝上．对应于衍射角为30°的方向上，若单缝处波面可分成3个半波带，则缝宽b 等于A 、λB 、1.5λC 、2λD 、3λ15、在单缝夫琅禾费衍射实验中，波长为λ的单色光垂直入射在宽度为b =4λ的单缝上，对应于衍射角为30°的方向，单缝处波阵面可分成的半波带数目为.A 、2个B 、4个C 、6个D 、8个16、在单缝夫琅禾费衍射实验中，波长为λ的单色光垂直入射在宽度为b 的单缝上，若b =5λ，则在30º的衍射方向上，关于单缝处的波阵面可分成的半波带数目以及该衍射方向对应的衍射条纹明暗情况，说法正确的是A 、5个半波带，衍射条纹为明纹.B 、5个半波带，衍射条纹为暗纹.C 、10个半波带，衍射条纹为明纹.D 、10个半波带，衍射条纹为暗纹.17、在单缝夫琅禾费衍射实验中，若减小缝宽，其他条件不变，则中央明条纹A 、宽度变小.B 、宽度变大.C 、宽度不变，且中心强度也不变.D 、宽度不变，但中心强度变小.18、单色平行光垂直入射到一峰宽为b 的狭缝上，若第一级暗纹的位置对应的衍射角为±π/6，则入射光波长为A 、b /2B 、bC 、2bD 、b /419、波长为λ的单色平行光垂直入射到一狭缝上，若第一级暗纹的位置对应的衍射角为±π/6，则缝宽的大小为A 、λ/2B 、λC 、2λD 、3λ20、一单色平行光束垂直照射在宽度为1.0mm 的单缝上，在缝后放一焦距为2.0m 的会聚透镜．已知位于透镜焦平面处的屏幕上的中央明条纹宽度为2.0mm ，则入射光波长约为A 、100nmB 、400nmC 、500nmD 、600nm21、为提高望远镜的分辨率所采用的方法正确的是A 、减小其口径B 、增加望远镜个数组成阵列C 、采用波长更长的无线电波D 、采用波长更短的电子波22、一束白光垂直照射在一光栅上，在形成的同一级光栅光谱中，偏离中央明纹最远的是A 、紫光B 、绿光C 、黄光D 、红光23、如图所示，一束光垂直入射到一偏振片上,当偏振片以入射光方向为轴转动时,发现透射光的光强有变化,但无全暗情形,由此可知,其入射光是A 、自然光B 、部分偏振光C 、完全偏振光D 、不能确定其偏振状态的光24、一束光强为I 0的自然光垂直穿过两个偏振片，且此两偏振片的偏振化方向成45°角，则穿过两个偏振片后的光强I 为A 、0241I B 、041I C 、021I D 、022I 25、三个偏振片P 1、P 2与P 3堆叠在一起，P 1与P 3的偏振化方向相互垂直，P 2与P 1的偏振化方向间的夹角为30°，强度为I 0的自然光垂直入射到偏振片P 1，并依次透过偏振片P 1、P 2与P 3，若不考虑偏振片的吸收和反射，则通过三个偏振片后的光强为：A 、16/30IB 、32/30IC 、8/30ID 、4/0I 26、自然光以60º的入射角照射到不知其折射率的某一透明介质表面时，反射光为线偏振光，则A 、折射光为线偏振光，折射角为30ºB 、折射光为部分线偏振光，折射角为30ºC 、折射光为线偏振光，折射角不能确定D 、折射光为部分线偏振光，折射角不能确定27、自然光以布儒斯特角由空气入射到一玻璃表面上，反射光是A、在入射面内振动的完全线偏振光B、平行于入射面的振动占优势的部分偏振光C、垂直于入射面振动的完全线偏振光D、垂直于入射面的振动占优势的部分偏振光28、平行于入射面振动的完全偏振光以布儒斯特角由空气入射到一玻璃表面上，则对反射光的描述正确的是A、是平行于入射面振动的完全偏振光B、是平行于入射面的振动占优势的部分偏振光C、是垂直于入射面振动的完全偏振光D、观察不到反射光二、判断题（共7题）1、牛顿环和劈尖干涉都属于分振幅干涉，而杨氏双缝干涉和劳埃德镜干涉则属于分波前干涉。
大学物理-杨氏双缝干涉实验 劳埃德镜共28页文档
1、最灵繁的人也看不见自己的背脊。——非洲 2、最困难的事情就是认识自己。——希腊 3、有勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 4、与肝胆人共事，无字句处读书。——周恩来 5、阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根
大学物理-杨氏双缝干涉实验 劳埃德 镜
1、纪律是管理关系的形式。——阿法 纳西耶 夫 2、改革如果不讲纪律，就难以成功。
3、道德行为训练，不是通过语言影响 ，而是 让儿童 练习良 好道德 行为， 克服懒 惰、轻 率、不 守纪律 、颓废 等不良 行为。 4、学校没有纪律便如磨房里没有水。 ——夸 美纽斯
杨氏双缝干涉实验的拓展
双缝干涉实验的变形杨氏双缝干涉实验是历史上最早用光的波动性理论来解释干涉现象的实验，在历史上有重大意义，甚至成为了光拥有波动性的决定性实验。
历史上，人们获得光的稳定干涉图样的实验还有很多，今天来看，它们同杨氏实验有共同的物理机制，在实验设计上有所不同。
典型的实验有：菲涅尔双面镜法、菲涅尔双棱镜法、劳埃德镜法和维纳驻波实验法。
杨氏双缝干涉实验中的小孔或狭缝都很小，它们的边缘产生的衍射往往对实验产生影响而使问题复杂化。
后来菲涅尔提出的双面镜法，可以在更简单的情况下观察到干涉图样。
如图1所示，两块平面镜M 1、M 2的镜面夹角接近180°，θ角很小（图中的夹角进行了夸大）。
A 为挡光板，S 为线状单色光源，平面反射镜所呈的光源虚像S 1、S 2在镜后，由于物、像到镜面的距离相等，所以S 1O 、S 2O 、SO 长度相等，S 1、S 2、S 三点在同一圆周上，圆周半径设为r 。
S 发出的光经两块平面镜反射后，两束反射光等效于两个线光源S 1、S 2 “发出”的光。
在光屏P 上重合的两束反射光符合干涉条件，所以能够发生相干叠加。
从光路上不难看出，该装置是杨氏双缝干涉实验的变形：S 1、S 2相当于透光的狭缝，其间距为2d r sin θ=⋅；D 相当狭缝到光屏的距离；不难得出，光屏上的条纹间距为2D x r sin λθ∆=⋅。
1826年菲涅尔又通过棱镜实验，精确的测量了光的波长，装置如图2所示。
菲涅耳双棱镜是该种干涉装置的核心部件，底角很小的等腰薄三棱镜由同一块玻璃磨制而成。
如图V 所示，单色缝光源S 与双棱镜的棱脊平行（垂直于图面），发出的光经上下两面棱镜折射后形成两束相干的折射光，它们可看作是从虚光源S 1和S 2发出，在重叠区的接收屏上可观察到干涉条纹。
仔细观察，不难发现它与双面镜法的相似性。
图1 菲涅尔双面镜干涉 图2 菲涅尔双棱镜干涉鉴于相比于前两种干涉方法，劳埃德提出了一种更为简单的观察干涉的装置，如图3所示。
7菲涅耳双棱镜干涉实验
菲涅耳双棱镜干涉实验一、实验目的了解菲涅耳双棱镜干涉的原理，掌握用这种棱镜来测量波长的方法 二、实验仪器菲涅耳双棱镜 读数显微镜 会聚透镜 狭缝屏 光具座 氦氖激光器 三、实验原理菲涅耳双棱镜是利用分波前的方法实现干涉的常用器件。
它是由玻璃制成的等腰三角棱镜，有两个小的约为1℃锐角和一个大的钝角。
从狭缝S 出射光束经过双棱镜的折射产生狭缝的两个虚光源1S 和2S ，它们是相干光源。
经过双棱镜的两束折射光在重合区域将发生干涉，结果在屏上形成明暗相间的直线形的干涉条纹。
任意相邻的两亮纹或者暗纹之间的间隔δ是：λδdD =上式中D 为虚光源到屏之间的距离，d 为两虚光源的间距，λ是光源的波长。
由此可知，我们只要测定D d δ就可测出光源的波长。
四、实验步骤1. 先将激光束调节到与导轨的棱脊相平行：移动观察屏调节激光束的俯仰角度使得在观察屏的光斑位置不发生变化。
2. 然后将读数显微镜安装到导轨上使得激光光斑落在物镜的中央位置。
3. 接着将透镜安装到导轨上使激光光斑落在物镜的位置不变就说明它们共轴。
4. 再将狭缝添置到导轨上，最后把双棱镜安装到导轨上，让双棱镜的平面正对激光束，倘若反射的光斑从原路返回，则说明光束是垂直入射的，水平调节支架的底座使得双棱镜平分激光束。
5. 现在要做的工作就是将激光器换成钠光灯，再做微调就可以精确对准了。
6. 将狭缝调小些，调节三棱镜的棱边与狭缝严格平行，此时可从读数显微镜里头看到直线状明暗相间的干涉条纹。
7. 移动透镜让狭缝的虚像经透镜成两次像，测出两次所称像的间隔分别为l 和'l ，则虚光源的间隔'll d =。
8. 测好虚光源的间隔数据后，将会聚透镜放置在狭缝的前面可使得光线更为集中入射到狭缝，并将读数显微镜的叉丝其中一条旋转到与干涉条纹相平行，记下读数显微镜的位置。
9. 进行测量，每隔5条暗条纹测一次，并记下相应的读数，多读几个数据。
10. 挪去双棱镜，移动读数显微镜靠近狭缝知道看清狭缝的边缘，记下此时的读数显微镜的位置，那么狭缝离干涉条纹形成位置的距离就等于这两次读数显微镜位置的差值的绝对值。
双缝干涉实验
双面镜双棱镜劳埃德镜实验PPT学习教案
8
因此光波的振动必然在这里突然改变了相位，
这可以认为是反射光的光程在介质表面反射时损 失了半个波长。这种现象称为半波损失。
即光在介质表面上反射时，入射角接近900（大角 掠射）将产生半波损失。
则P点的光程差为 SP SP d y 也可用
2 r0 2
2
杨氏干涉条纹是对称的布在的上面一侧出现。
d L1 2L1(n 1)
屏幕上条纹间距为
x (L1 L2 ) .
2L1 (n 1)
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6
二、劳埃德（洛埃）镜实验
1834年，H. Lloyd
干涉区
x
A
S
a
B
d
0
S
L
条纹间距为 x L
2a
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7
劳埃德镜实验有一个
x
特点，当观察屏与平不
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2
条纹间距为:
y (r L) (r L) 2r sin 2r
若以激光器作为光源，由于近于平行光，即相 当于S位于无穷远，r。则条纹间距为：
y 2sin
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3
若用两相干光束间的夹角＝表示，上式可写成：
y 2sin / 2
对于He-Ne激光，当时 y 4.94m
A
反射玻璃的一端接触时， 接触点处是一个暗条纹。 但是，对点S和S到O的距
S
a d
S
B 0
离相等。
L
因此，O处的光强应该为最大值（明条纹），而且 根据光程差的计算，应出现强度最大值（明条纹）的 地方，实际观察到的都是暗条纹（最小值）。而应该 出现最小值的地方实际观察到的却是亮条纹。
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3. 两列同频率的光波的叠加 2 E某时刻 E cos( t k r ); I E 1, 2 10 , 20 1, 2 1, 2 10 , 20 1, 2 10 , 20 , 某交叉空间点
E E1 E 2 E 0 cos( t 0 ); I E 02 E 0 E E 2 E10 E 20 cos
§10-1 分波前干涉
(2) 条纹分布
d ΔL
r1
r2
D
P
.
y
y
y0
y I
0
亮纹 暗纹
D L k , yk k , k (0,1,2„) d 1 1 D L ( k ) , yk ( k ) 2 2 d
I 2 I 0 (1 cos ) 4 I 0 cos L L k I 4I 0 干涉相长 ; 形成亮纹
2
1 L ( k ) I 0 干涉相消 , 形成暗纹 . 2 I 依赖于Δ L, 即r1, r2, 决定于空间点位置, 有些处干 涉相长 I=4I0 亮纹, 有些处干涉相消 I=0 暗纹; 且不 随时间变化. 光强形成稳定的空间分布―干涉图样.
cos
1
0
cos dt
•非相干叠加
20 10 “瞬息万变”, 一会儿同相, 一会儿反相
cos
若I1 I 2 , 则I 2 I 0 无干涉现象,
空间各处都是平均的照度. 如照明灯之间的情形.
1
cos dt 0 I I1 I 2 0
§10-1 分波前干涉
3. 两列同频率的光波的叠加
I I1 I 2 2 I1 I 2 cos ; 2
L ( 20 10 ),
cos
1
0
cos dt
•相干叠加
20 10 const. cos cos 若 20 10 0, I1 I 2 I 0 ,
§10-1 分波前干涉
2.光程差及条纹特点 (1)光程差
S1
r1
P y r2 o
·
y z
d
半径足够长, 弧长足够小 则弧与半径 近似垂直.
两锐角的边 分别垂直, 则两角相等.
S2 Δ
L
D 实验条件 (不加说明时, 实验在真空(或空气)中进行) •双缝(或孔)间隔: d~0.1mm-1mm, [d >>λ ,能有干涉] •横向观测范围: y~1cm―10cm, [y<<D,保证振动方向] •缝平面与屏间距: D ~1m―10m, [D>>d, y,相干长度]
复习讨论波动 1.横波 2.纵波 3.驻波 4.驻波的节,腹距离 5.驻波的节,腹位相 6.驻波的能量分布,形式,流向 7.固定端反射波方程 8.自由端反射波方程.
波动光学
光学是研究光的传播以及它和物质相互作用
问题的学科。 光学通常分为以下三个部分： 以光的直线传播规律为基础，主要 ▲ 几何光学： 研究各种成象光学仪器的理论。
1. 普通光源：自发辐射, 热辐射
· ·
独立（不同原子发的光）
独立（同一原子先后发的光）
具有间歇性和随机性, 波列有一定长度, 长度不等, 波列间没有固定相位差. 非相干光源, 如照明灯.
2. 相干光源：满足相干条件的两(或多)个光源
单色光: 单一波长的光(理想); 准单色光: 复色光:
§10-1 分波前干涉
1. 等倾干涉 2. 等厚干涉: 劈尖干涉和牛顿环 3. 麦克尔逊干涉仪
§10-1 分波前干涉
§10-1 分波前干涉
一. 光的相干
任何发光的物体, 都可以叫做光源. 光源的最基本发光单元是分子、原子。
能级跃迁辐射
E2
波列
= (E2-E1)/h
E1
波列长 L = c
§10-1 分波前干涉
2
2
I 2 I 0 (1 cos L) 4 I 0 cos L
I 依赖于r1, r2, 决定于空间点, 且不随时间变化, 光强形成了稳定的空间分布, 干涉图样.
§10-1 分波前干涉
3. 两列相干光波的叠加
•相干叠加
若 20 10 0, I1 I 2 I 0 ,
§10-1 分波前干涉
二. 杨氏干涉 1.实验装置 (平面单色光入射)
S1
r1
·
r2
0
y P
S0
S2
z
托马斯• 杨
A
B
C
构思精巧: 同一列波的同一波面上取出两个次波源,总 是相干的. 一切分波前干涉装置的设计思想都仿效于此. 它最先为光的波动性提供实验证据的光的干涉实验, 是导致光的波动性得到普遍承认的关键性实验.
§10-1 分波前干涉
4. 普通光源获得相干光的途径 思考 : 若照明灯是相干光源?
把普通光源上同一批原子发出的光一分而二 (两束光, 1 2 , 20 10 0 ), 并让它们殊途同 归(r2≠ r1)实现相干叠加.
P
分波面法： S *
P ·
薄膜
在P点 相干叠加
分振幅法： S *
研究光的传播规律中波动性质， 特别 ▲ 波动光学： 是干涉、衍射、偏振的理论和应用。
以光的量子理论(粒子性)为基础(laser)， ▲ 量子光学：
研究光与物质相互作用的规律。
第十章
§10-1 分波前干涉
光的干涉
1. 光的相干 2. 杨氏干涉实验 3. 其它干涉装置: 劳埃德镜和菲涅尔双面镜
§10-2 分振幅干涉 —薄膜干涉
2 10 2 20
P
S1
.
( t k 2 r2 20 ) ( t k1r1 10 )
2
2
( n2 r2 n1r1 ) ( 20 10 )
2
S2
.
L ( 20 10 )
2 2 I E 0 E10 E 20 2 E10 E 20 cos
I 1 I 2 2 I 1 I 2 cos ; 其 中cos
1
0
cos dt
§10-1 分波前干涉
3. 两列同频率的光波的叠加
I I1 I 2 2 I1 I 2 cos ; 2
L ( 20 10 ),