哈工大大学物理下第17章光的干涉2详解
《大学物理》光的干涉知识点
《大学物理》光的干涉知识点咱们来聊聊大学物理里超有意思的光的干涉！先说说啥是光的干涉啊。
简单说，就是两束或者多束光相遇的时候，它们会相互影响，产生一些特别有趣的现象。
这就好比两个人在舞台上跳舞，配合好了就能跳出精彩的舞步。
比如说杨氏双缝干涉实验，这可是光的干涉里的经典。
托马斯·杨当年做这个实验的时候，那可是打开了新世界的大门。
想象一下，一束光通过两条窄缝，然后在后面的屏幕上就出现了明暗相间的条纹。
这就像是光在跟我们玩捉迷藏，一会儿亮，一会儿暗。
那为啥会出现这种现象呢？这就得从光的波动性说起啦。
光啊，它可不是简单的直线跑的小粒子，而是像波浪一样传播的。
当两束光的波峰和波峰相遇，或者波谷和波谷相遇，就会变得更亮，这叫加强；要是波峰和波谷相遇，那就会变暗，这叫减弱。
我记得有一次在实验室里，自己动手做杨氏双缝干涉实验。
那时候紧张又兴奋，小心翼翼地调整着仪器，眼睛紧紧盯着屏幕，就盼着能看到那神奇的条纹。
当终于看到那清晰的明暗相间的条纹时，心里那种激动和惊喜，简直没法形容！感觉自己像是揭开了大自然的一个小秘密。
还有薄膜干涉，这在生活中也很常见。
比如夏天马路上的油膜，在阳光下会呈现出五彩斑斓的颜色，这就是薄膜干涉的杰作。
还有相机镜头上的镀膜，也是利用了薄膜干涉的原理来减少反射，提高成像质量。
光的干涉在现代科技中的应用那可多了去了。
比如在光学检测中，通过干涉条纹的变化可以检测出物体表面的微小缺陷。
还有干涉仪，可以用来测量长度、角度等物理量，精度高得吓人。
总之，光的干涉这个知识点，看似神秘，其实就在我们身边。
只要我们用心去观察、去探索，就能发现它的无穷魅力。
希望通过我这一番不太专业但充满热情的讲解，能让您对光的干涉有了更清楚的认识。
下次您再看到那些奇妙的光学现象，就知道背后的原理啦！。
光的干涉现象
光的干涉现象光的干涉现象是光学中重要而又有趣的现象之一。
它揭示了光的波动性质，并深化了人们对光的理解。
本文将通过对光的干涉现象的介绍和实例分析，探讨其原理、应用以及对科学研究和技术发展的影响。
一、光的干涉现象简介光的干涉现象指的是两束或多束光波相互叠加产生的干涉条纹现象。
当两束光波的相位差满足某一特定条件时，它们在空间中会相互干涉。
干涉的结果是光的强弱发生变化，形成了明暗相间的条纹。
在光的干涉现象中，存在两种类型的干涉：同态干涉和非同态干涉。
同态干涉是指两束来自同一光源的光波相互叠加产生的干涉现象，如杨氏双缝干涉和牛顿环等。
非同态干涉是指两束或多束不同光源的光波相互叠加产生的干涉现象，如薄膜干涉和透明薄板干涉等。
二、光的干涉现象原理光的干涉现象可以用波的叠加原理解释。
当两束光波相遇并叠加时，它们的电场强度相互叠加，形成一个新的电场强度分布。
而光的亮暗程度与电场强度的平方成正比，因此，新的电场强度分布也决定了光的亮暗程度。
在同态干涉中，双缝干涉是最典型的实例。
当一束光通过一个有两个细缝的屏幕时，射到屏幕后，光波会分成两束继续传播。
这两束光波在屏幕后再次相遇并叠加，产生干涉现象。
干涉的结果是在屏幕上形成一系列明暗相间的条纹，称为干涉条纹。
三、光的干涉现象应用光的干涉现象在科学研究和技术应用中具有重要意义。
以下是一些常见的应用。
1. 干涉测量：利用光的干涉现象，可以进行高精度的测量。
例如，通过测量干涉条纹的间距和光波的波长，可以计算出被测物体的长度或形状。
2. 光学薄膜：通过在透明介质表面上涂敷一层薄膜，可以利用薄膜的干涉现象来改变光的反射和透射性质。
这在光学元件的设计和制造中有广泛的应用。
3. 涡旋光：涡旋光是一种具有自旋角动量的光。
通过制造特殊形状的相位板，可以实现光的幅度和相位的分离，产生具有涡旋光性质的光束。
涡旋光在光学通信和光学显微镜等领域有重要应用。
4. 光学干涉仪器：干涉仪器是利用光的干涉现象设计和制造的仪器。
大学物理实验光的干涉
目录
• 光的干涉概述 • 实验原理 • 实验步骤与操作 • 实验结果与分析 • 结论与总结
01 光的干涉概述
光的干涉现象
01
光的干涉是指两束或多束相干光 波在空间某些区域相遇叠加，形 成光强分布的周期性变化现象。
02
在干涉区域，光强增强或减弱， 形成明暗相间的干涉条纹。
干涉的形成条件
相干光源
干涉现象要求光源具有 相干性，即光源发出的 光波具有确定的相位关
系。
频率相同
参与干涉的两束光波的 频率必须相同。
振动方向相同
参与干涉的两束光波的 振动方向必须相同。
恒定的相位差
两束光波在相遇点必须 具有恒定的相位差。
干涉的应用
01
02
03
04
干涉测量
利用光的干涉现象测量长度、 厚度、表面粗糙度等物理量。
调整激光器
确保激光束垂直照射到双缝上 。
观察干涉图样
调整屏幕位置，观察到明暗交 替的干涉条纹。
测量条纹间距
使用测量尺测量相邻亮条纹或 暗条纹之间的距离。
薄膜干涉实验步骤
准备实验器材
包括单色光源、薄膜、屏幕和测量尺。
观察干涉图样
调整屏幕位置，观察到明暗交替的干涉图样。
调整光源和薄膜
确保单色光垂直照射到Байду номын сангаас膜上。
解释
干涉现象的产生是由于波的振动方向相同使得波峰与波峰或波谷与波谷叠加，使振幅增强 ；而振动方向相反时则会使振幅相互抵消。干涉现象是光的波动性质的重要体现之一。
应用
干涉现象在光学、声学、电子等领域有广泛应用，如光学干涉仪、声呐、电子显微镜等。
03 实验步骤与操作
物理知识点光的干涉
物理知识点光的干涉光的干涉是光学中的重要概念之一，它揭示了光波的波动性质及其产生的干涉现象。
本文将依据物理知识点，对光的干涉进行详细论述。
一、干涉现象的基本原理光的干涉是指两个或多个光波相互叠加所形成的干涉图案。
干涉现象的产生需要满足两个基本条件：光源是相干光源，波长相同。
当光波经过不同路径传播后再次相遇时，它们会相互干涉，产生增强或减弱的干涉效应。
二、双缝干涉1. 双缝干涉的实验装置双缝干涉实验一般采用光源、狭缝、透镜和屏幕等组成。
光源发出的光经狭缝后，形成一个光源光斑，通过透镜聚焦后照射到屏幕上。
2. 双缝干涉的光程差当光波通过两个缝隙后再次相遇时，其传播路径的长度差称为光程差。
光的干涉现象取决于光程差的大小。
3. 双缝干涉的干涉图案双缝干涉的干涉图案呈现出一系列明暗相间的条纹，称为干涉条纹。
该条纹呈现出一定的规律性，可通过干涉公式和级差条件进行分析和计算。
三、杨氏双缝干涉实验1. 杨氏双缝干涉实验的装置杨氏双缝干涉实验是一种经典的干涉实验方法。
实验装置由一束狭缝光源、双缝、透镜和幕板等组成。
2. 杨氏双缝干涉的干涉条纹杨氏干涉条纹呈现出一系列黑白相间的圆环或直线条纹。
根据实验条件和光波的干涉效应，可以通过杨氏双缝干涉公式进行计算。
四、单缝干涉1. 单缝干涉的实验装置单缝干涉实验通常采用单缝光源、单缝和屏幕等组成。
单缝光源发出的光波通过单缝后形成一个光斑，映射到屏幕上形成单缝干涉图样。
2. 单缝干涉的干涉条纹单缝干涉的干涉条纹呈现出明暗相间且中央最亮的中央极大和两侧较暗的暗条纹分布。
单缝干涉的干涉效应可由单缝干涉公式和级差条件加以说明。
五、干涉现象的应用光的干涉在科学研究和实际应用中有着重要的意义。
1. 干涉仪干涉仪是一种基于光的干涉原理设计的精密仪器，常用于光学测量、干涉剖析和光学检测等领域。
2. 光纤通信光纤通信是一种基于光的传输技术。
光波经光纤传输时，可能会产生干涉现象，影响信号传输质量，因此需要进行干涉相关的优化和控制。
《光的干涉》 讲义
《光的干涉》讲义在我们生活的这个奇妙世界里，光无处不在。
从照亮我们前行道路的路灯，到让我们欣赏到美丽色彩的彩虹，光以其独特的方式展现着它的魅力。
而在光学的众多现象中，光的干涉是一个非常重要且有趣的现象。
那么，什么是光的干涉呢？简单来说，光的干涉是指两束或多束光在相遇时相互叠加，导致某些区域的光强度增强，而某些区域的光强度减弱的现象。
这种现象就好像两列水波相遇时会发生的情况一样。
要理解光的干涉，首先我们得了解一下光的本质。
在很长一段时间里，人们对于光的本质存在着不同的看法。
一种观点认为光是一种粒子，而另一种观点则认为光是一种波。
经过大量的实验和研究，现在我们知道光具有波粒二象性，在某些情况下表现出粒子的特性，而在另一些情况下则表现出波的特性。
而光的干涉现象，正是光的波动性的有力证明。
光的干涉现象可以通过一些经典的实验来观察。
其中最著名的实验之一就是杨氏双缝干涉实验。
在这个实验中，一束光通过一个有两条狭缝的挡板，然后在后面的屏幕上形成了一系列明暗相间的条纹。
这些条纹的出现，正是因为从两条狭缝出来的光发生了干涉。
我们来具体分析一下这个实验。
假设从两条狭缝出来的光的波长相同、频率相同、相位相同，那么当它们在屏幕上相遇时，如果两束光的波峰与波峰相遇，或者波谷与波谷相遇，就会发生相长干涉，使得光的强度增强，从而在屏幕上形成亮条纹；而如果一束光的波峰与另一束光的波谷相遇，就会发生相消干涉，使得光的强度减弱，从而在屏幕上形成暗条纹。
光的干涉在实际生活中有着广泛的应用。
比如说，在光学精密测量中，利用干涉原理可以精确地测量长度、厚度等物理量。
例如，迈克尔逊干涉仪就是一种基于光的干涉原理的精密测量仪器，它可以用来测量微小的长度变化。
在薄膜干涉方面，我们也能经常观察到光的干涉现象。
比如，当我们对着肥皂泡或者油膜表面观察时，常常能看到五彩斑斓的颜色。
这是因为薄膜的上下表面反射的光发生了干涉，不同波长的光在不同的厚度处发生相长干涉或相消干涉，从而使得我们看到了不同的颜色。
《光的干涉》 讲义
《光的干涉》讲义在我们的日常生活中，光无处不在，它照亮了我们的世界，让我们能够看到周围的一切。
然而，光的奥秘远不止我们所看到的那么简单。
其中，光的干涉现象就是一个令人着迷的领域。
什么是光的干涉呢？简单来说，就是两列或多列光波在空间相遇时相互叠加，在某些区域始终加强，在另一些区域则始终减弱，从而形成稳定的强弱分布的现象。
要理解光的干涉，我们首先得了解一下光的本质。
在很长一段时间里，人们对于光的本质存在着争论。
直到近代，科学家们逐渐认识到光具有波粒二象性。
在光的干涉现象中，我们主要考虑光的波动性。
光的干涉有两种常见的类型，分别是双缝干涉和薄膜干涉。
先来说说双缝干涉。
托马斯·杨在 1801 年进行了著名的双缝干涉实验。
实验装置很简单，就是在一块遮光板上开两条相距很近的狭缝，然后让一束单色光通过这两条狭缝，在后面的屏幕上就会出现明暗相间的条纹。
为什么会出现这样的条纹呢？这是因为从两条狭缝出来的光就像是两个波源，它们发出的光波在空间相遇并叠加。
当两列光波的波峰与波峰相遇，或者波谷与波谷相遇时，就会相互加强，形成亮条纹；而当波峰与波谷相遇时，就会相互抵消，形成暗条纹。
通过双缝干涉实验，我们可以得出一些重要的结论。
比如，相邻两个亮条纹或暗条纹之间的距离与光的波长、双缝之间的距离以及双缝到屏幕的距离都有关系。
这为我们测量光的波长提供了一种有效的方法。
接下来再谈谈薄膜干涉。
生活中我们常见的肥皂泡、水面上的油膜在阳光的照射下会呈现出五彩斑斓的颜色，这就是薄膜干涉的现象。
薄膜干涉的原理是由于薄膜的上下表面反射的光波相互叠加而产生的。
当一束光照射到薄膜上时，一部分光会在薄膜的上表面反射，另一部分光会穿过薄膜，在下表面反射后再穿出薄膜。
这两束反射光的光程差会随着薄膜的厚度和入射光的角度而变化。
当光程差恰好为波长的整数倍时，就会出现加强，形成亮条纹；当光程差为半波长的奇数倍时，就会出现减弱，形成暗条纹。
薄膜干涉在实际中有很多应用。
光学光的干涉知识点总结
光学光的干涉知识点总结光的干涉是指两个或多个光波相互干涉形成明暗交替的现象，在光学研究中具有重要的意义。
本文将对光的干涉中的相关知识点进行总结和概述，包括干涉的原理、干涉的类型、干涉图案的形成以及应用等方面。
一、干涉的原理1. 干涉是基于光的波动性的现象，要求干涉光波必须是相干波。
相干检测方法常用的有干涉仪、自发辐射以及激光器等。
2. 干涉是光的波动性在空间中叠加干涉而表现出的现象，倍波源发出的光波在空间中相遇叠加，形成干涉现象。
3. 干涉光的波动特性包括振幅、相位、波长等，这些特性的差异决定了干涉图样的形态和干涉的结果。
二、干涉的类型1. 多普勒干涉：当光源或接收器相对于介质运动或产生相对运动时，引起光的频率和波长发生变化，导致多普勒效应而产生光的干涉。
2. 空气薄膜干涉：光在两个介质交界面上反射和折射时产生相位差，由此形成空气薄膜干涉现象。
应用广泛，如油渍上的彩虹。
3. 条纹干涉：当两束或多束光线相遇并发生干涉时，在空间中产生交替显示明暗条纹的现象。
包括等倾条纹、等厚条纹等。
4. 动态干涉：采用光的干涉原理实现对物体表面纹理、形貌和微位移的测量或分析的技术。
5. 光栅干涉：利用光栅的衍射和干涉作用，将光束分解成若干相干子光束，并产生衍射和干涉图样。
三、干涉图样的形成1. 明纹和暗纹：光的干涉现象会形成明纹和暗纹，明纹是波峰叠加形成的亮区，暗纹是波峰和波谷叠加形成的暗区。
2. 干涉条纹：光的干涉现象在空间中形成了交替排列的明暗条纹。
常见的干涉条纹有等厚条纹、等倾条纹等。
3. 干涉环：干涉环是由同心圆环状的干涉条纹构成的图案。
常见的干涉环有牛顿环和菲涅尔环。
四、干涉的应用1. 干涉仪：干涉仪是一种技术性的仪器，利用光的干涉现象实现对光学参数、物体表面的测量和分析。
2. 波前重建：利用光的干涉原理恢复物体波前信息，实现三维图像的重建和显示。
3. 表面形貌测量：通过干涉技术可以实现对物体表面形貌的非接触式测量，广泛应用于机械加工、光学加工等领域。
物理高二光的干涉知识点
物理高二光的干涉知识点光的干涉是物理高二课程中的重要知识点之一。
干涉是指两束或多束光波相遇后，产生明暗相间的干涉条纹现象。
在干涉中，光的波动性起到了关键的作用。
本文将从光的波动性、干涉的条件、干涉模式以及干涉的应用等方面来介绍光的干涉知识点。
一、光的波动性光既可以被看作是一种电磁波，也可以被看作是由光子组成的粒子。
在干涉现象中，我们主要关注光的波动性。
光的波动性表现为光的传播具有波长、频率和振幅等特性。
光的波动性由麦克斯韦方程组以及光的波动模型来描述。
二、干涉的条件要产生干涉现象，我们需要满足以下两个基本条件：1.光源必须是相干光源，即光源发出的光波具有相同的频率、相位以及恒定的相对相位关系。
2.光波之间存在干涉的叠加，即光波在空间中有相互叠加并形成干涉现象。
三、干涉模式根据干涉条纹的形态和光源的性质，光的干涉可分为两种典型模式：分波前干涉和分波后干涉。
1.分波前干涉：分波前干涉是指在光源发出的光波通过干涉装置之前进行分波处理。
常见的分波前干涉有双缝干涉和光栅干涉等。
2.分波后干涉：分波后干涉是指光源发出的光波通过干涉装置后，再进行干涉现象的观察。
常见的分波后干涉有薄膜干涉和薄板干涉等。
四、干涉的应用光的干涉在实际生活和科学研究中有着广泛的应用。
以下是几个常见的干涉应用：1. Michelson 干涉仪：Michelson 干涉仪是一种重要的光学仪器，它可以用于测量光的波长、光速以及薄膜的厚度等。
2. 干涉消色差：利用干涉的原理，可以设计制造一些具有消色差效果的光学元件，例如消色差镜头、消色差光栅等。
3. 干涉显微镜：干涉显微镜是一种高分辨率的显微镜，它利用了干涉的原理来增强光学图像的清晰度和对比度。
4. 光的编码和解码：利用干涉的特性，可以将信息编码进光波中，通过解码方式获取信息，例如光栅码、二维码等。
综上所述，光的干涉是物理高二课程中的重要知识点，涉及到光的波动性、干涉的条件、干涉模式以及干涉的应用等方面。
大学物理光的干涉详解(二)
大学物理光的干涉详解（二）引言：光的干涉是光学中一种重要的现象，它在许多领域都有广泛的应用。
本文将对大学物理光的干涉进行详细的解析，以帮助读者更好地理解和应用光的干涉现象。
正文：一、双缝干涉1. 构造双缝干涉实验装置的基本原理2. 双缝干涉的条件和特点3. 双缝干涉的干涉条纹及其解释4. 双缝干涉的应用：衍射光栅的原理和工作方式5. 双缝干涉实验的注意事项与常见误差分析二、单缝干涉1. 单缝干涉实验的基本原理2. 单缝干涉的条件和特点3. 单缝干涉的干涉条纹及其解释4. 单缝干涉的应用：干涉测量与像差的消除5. 单缝干涉实验的注意事项与常见误差分析三、牛顿环干涉1. 牛顿环干涉实验的基本原理2. 牛顿环干涉的条件和特点3. 牛顿环干涉的干涉条纹及其解释4. 牛顿环干涉的应用：薄膜的测量与分析5. 牛顿环干涉实验的注意事项与常见误差分析四、薄膜干涉1. 薄膜干涉实验的基本原理2. 薄膜干涉的条件和特点3. 薄膜干涉的干涉条纹及其解释4. 薄膜干涉的应用：反射镜、透射镜和干涉滤光片的工作原理5. 薄膜干涉实验的注意事项与常见误差分析五、光栅干涉1. 光栅干涉实验的基本原理2. 光栅干涉的条件和特点3. 光栅干涉的干涉条纹及其解释4. 光栅干涉的应用：光谱仪的工作原理与光谱分析5. 光栅干涉实验的注意事项与常见误差分析总结：通过对大学物理光的干涉的详细解析，我们深入理解了双缝干涉、单缝干涉、牛顿环干涉、薄膜干涉和光栅干涉的原理、特点、干涉条纹和应用。
这些知识对于我们理解光的行为、进行精确测量和应用于实际中都具有重要意义。
在进行干涉实验时，我们需要注意实验装置的搭建和调整，以及可能出现的误差来源，以确保准确的实验结果。
《大学物理》光的干涉知识点
《大学物理》光的干涉知识点在大学物理的学习中，光的干涉是一个非常重要的知识点。
它不仅帮助我们深入理解光的波动性，还在众多领域有着广泛的应用。
首先，我们来了解一下光的干涉的基本概念。
光的干涉指的是两列或多列光波在空间相遇时，在某些区域始终加强，在另一些区域则始终减弱，形成稳定的强弱分布的现象。
这种现象的产生是由于光波具有波动性。
产生光的干涉现象需要满足几个条件。
一是两束光的频率必须相同。
这是因为只有频率相同的光，在相遇时才能产生稳定的干涉现象。
二是两束光的振动方向必须相同。
如果振动方向不同，它们之间的叠加效果就会变得复杂，难以形成清晰的干涉条纹。
三是两束光的相位差必须保持恒定。
相位差的恒定是形成稳定干涉条纹的关键。
接下来，我们看看光的干涉的分类。
常见的有双缝干涉和薄膜干涉。
双缝干涉是托马斯·杨最早进行的实验。
在这个实验中，一束光通过两个相距很近的狭缝，在屏幕上形成了明暗相间的条纹。
条纹的间距与光的波长、双缝间距以及双缝到屏幕的距离有关。
通过双缝干涉实验，我们可以定量地验证光的波动性。
薄膜干涉则在日常生活中有很多常见的例子。
比如，肥皂泡表面的彩色条纹、雨天路面上油膜的彩色花纹等，都是薄膜干涉的现象。
当一束光照射到薄膜上时，在薄膜的上表面和下表面会分别反射出两束光，这两束光相互叠加就产生了干涉现象。
薄膜干涉的条纹特点与薄膜的厚度、折射率以及入射光的波长有关。
在理解光的干涉时，我们还需要知道相干长度和相干时间的概念。
相干长度是指能够发生干涉的两束光之间的最大光程差。
相干时间则是光通过相干长度所需的时间。
相干长度和相干时间的大小反映了光源的相干性。
光的干涉在实际中有很多应用。
在光学检测中，利用干涉条纹可以精确测量物体的表面平整度、微小位移等。
在激光技术中，通过干涉可以实现激光的稳频和锁模，提高激光的性能。
在光谱学中，干涉仪可以用于高分辨率的光谱分析。
对于光的干涉的计算，我们通常会用到一些公式。
比如双缝干涉中，条纹间距的公式为：Δx ＝λD/d，其中Δx 是条纹间距，λ 是光的波长，D 是双缝到屏幕的距离，d 是双缝间距。
高二物理光的干涉2
《光的干涉》 讲义
《光的干涉》讲义在我们生活的这个奇妙世界中，光的现象无处不在。
而光的干涉，作为光学领域中的一个重要概念，不仅具有深刻的理论意义，还在众多实际应用中发挥着关键作用。
接下来，让我们一同深入探索光的干涉这一神奇的现象。
一、光的本质要理解光的干涉，首先得清楚光究竟是什么。
在很长一段时间里，科学家们对光的本质进行了激烈的争论。
最终，现代物理学认为，光具有波粒二象性。
也就是说，光既可以表现出粒子的特性，又可以表现出波动的特性。
从波动的角度来看，光是一种电磁波。
它在空间中传播时，会伴随着电场和磁场的周期性变化。
而这种周期性变化，正是光产生干涉现象的基础。
二、光的干涉的定义光的干涉是指两列或多列光波在空间相遇时，在某些区域始终加强，在另一些区域则始终削弱，从而形成稳定的强弱分布的现象。
想象一下，两列水波在池塘中相遇。
当波峰与波峰相遇，或者波谷与波谷相遇时，水波会相互加强，形成更高的波峰或更深的波谷；而当波峰与波谷相遇时，它们则会相互抵消，水面会相对平静。
光的干涉现象与之类似。
三、产生光的干涉的条件要产生光的干涉现象，并不是随便两束光相遇就可以的，需要满足以下几个条件：1、两束光的频率必须相同。
这是因为只有频率相同的光，它们的振动状态才能够在时间上保持稳定的相位差，从而产生干涉。
2、两束光的振动方向必须相同。
如果两束光的振动方向相互垂直，它们就无法有效地相互叠加和干涉。
3、两束光的相位差必须恒定。
也就是说，在观察的时间内，两束光的相位差不能随机变化。
只有同时满足这三个条件，两束光才能发生稳定的干涉现象。
四、光的干涉的分类光的干涉主要可以分为两类：分波面干涉和分振幅干涉。
分波面干涉是指从同一波面分出两部分或更多部分的光，然后相遇产生干涉。
杨氏双缝干涉实验就是一个典型的分波面干涉实验。
在杨氏双缝干涉实验中，一束光通过两个相距很近的狭缝，从而分成两束相干光。
这两束光在屏幕上相遇，产生明暗相间的条纹。
条纹的间距与光的波长、双缝间距以及双缝到屏幕的距离有关。
哈工大 大物课件 第17章 光的干涉
相干间隔
相干孔径
光源的角直径
22
2.时间相干性 (1)准单色光 0 Δ ～ 0 Δλ 2 2 0 (2)非单色性对干涉条纹的影响
0 Δ
2
i ( )
谱线宽度
xk k D , x D d d
k 2 k 2
O
0
I
0 Δ 2
k0
0
(3)分别用红、蓝滤色片各遮住S1和S2
(4)在缝S2处慢慢向上插入一块楔形玻璃片
(5)把缝隙S2遮住，并在两缝垂直平面上放一平面反射镜
18
例：微波探测器放在湖岸上，离水面的高度为1米，一微波发射 器(发射波长 21 厘米)从湖面上徐徐升起。当探测器第一次 收到信号极大值时，发射器位于湖面上什么角度？
δk k ( λ 1 Δλ) 2 δk 1 (k 1)( λ 1 λ) 2
23
面光源
x0 D b R
x
O
x0
x0 x D d
时
I
b R d
合成光强
b
R
D
P
条纹消失
S
V I max I min 0 I max I min
x
b R d b R d
S1
x
r1
S
d
S2
S1
O
r2
l
l c
x
最大光程差
O
r1
S
d
S2
r2
2 m l Δ
x
r1
S1
m
c
相干时间
有限长波列
S
r2
O
等效
d
光的干涉知识点总结
在两列或多列波的交叠区域，波场中某点的振动等于各个波单独存在时在该点所产生振动之和。
波叠加例子用到的数学技巧：
（1）
（2）
注:叠加结果为光波复振幅的矢量和，而非强度和。
分为相干叠加(叠加场的光强不等于参与叠加的波的强度和)和非相干叠加(叠加场的光强等于参与叠加的波的强度和).
2.1.3波叠加的相干条件
(2) FP干涉仪分辨本领
光谱仪的一个重要技术指标
(3) FP自由光谱范围
称 为自由光谱范围。
2.4.3多光束干涉的应用
1.激光器选频
调节FP腔的谱线间隔，使只有一条FP的透射谱落在激光增益普之内，这样就刚起就只有一个谱线输出。
2.光学薄膜的制作
BYLuo
（2）等厚干涉条纹主要特点：
i、表面条纹形状与楔形板或薄膜的等厚线是一致的。
ii、相邻两个亮条纹对应点处的楔形板厚度差值。
（3）等厚干涉条纹的应用
1）测量细丝直径
2）测量机械零件表面粗糙度
此图说明零件表面有凹陷。
3）牛顿环法测量镜面曲率半径和表面形状误差。
轻压标准模板，可以观察条纹的吞吐，如果条纹扩大，则需研磨中央，否则研磨两边。
第二章
2.1.1光的干涉现象
两束(或多束)光在相遇的区域内产生相干叠加,各点的光强不同于各光波单独作用所产生的光强之和,形成稳定的明暗交替或彩色条纹的现象,称为光的干涉现象。
2.1.2干涉原理
注：波的叠加原理和独立性原理成立于线性介质中,本书主要讨论的就是线性介质中的情况.
(1)光波的独立传播原理
当两列波或多列波在同一波场中传播时，每一列波的传播方式都不因其他波的存在而受到影响，每列波仍然保持原有的特性（频率、波长、振动方向、传播方向等）
【大学物理(下)】光波的干涉
膜厚
L
2n2emax
完
条纹间距
第四节
分振幅干涉
平行膜
光程差公式
例
例
应用举例
防反射膜
高反射膜
三层膜
例
例
例
斜入射
小结：(薄膜干涉)
非平行膜等厚干涉
垂直入射
平面劈尖
劈尖光程差
相邻条纹间距
emax
L
emax sin＝ L
l
L
2n2 emax
常见劈尖
空气劈尖
条纹间距
动画演示
条纹平动
A A P4
0 1
2 3 4 5
6 7
动画演示
动画演示
平面检验
例
例
例
4.0mm
3.0mm
例
SiO22 SiO Si Si
牛顿环
球面质检
例
例
第五节
迈克耳孙干涉仪
续上
等倾和等厚光路
等倾吐级
等倾吞级
等厚移级
例
小结：(劈尖干涉)
第五篇
光的干涉
本章内容
第一节
光波
可见光
常用单色光源
光学媒质
光程
光程差与相位差
第二节
相干光
问题一
问题二
问题三
透镜无附加光程差
续上
分波面与分振幅
第三节
托马斯.杨
杨氏双缝干涉
条纹间距关系式
续上
例
例
例
例
例
例
劳埃德镜实验
小结：(双缝干涉)
双缝干涉：
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202BE0 Et00两00 边2t2求tB2E2旋度00，类似得到
4
由波动微分方程标准形式 2 1 2 0
v2 t 2
真空中变化的电磁场是一种 波动称为电磁波
介质中的波速
v
波速 v C
1
1
0 0
二、电磁波的性质：
5
1）电磁波是横波
（ E和B都与传 播方向 垂直）
2)E和B互相垂直，E B沿传播方向E vB
e
i
k r
0
2) 单色发散球面波:
Er,t
A cos r
t
k r
0
E~
r
A
e
i
k r
0
§17 光的干涉
10
(1) 频率相同
一、光波的相干条件 (2) 相位差恒定
光源 S1
n1 r1
(3) 振动方向平行(存在相互平行的振动分量)
P
E1P
A1
cos( t
k1
r1
1
)
E2P A2 cos( t k2 r2 2 )
1
17 光的干涉
电磁波
一、变化的电磁场在空间的传播就是电磁波
当 0, J 0 时
真空中电磁场的波动方程变为：
D 0
B 0
E
B
H
t D
t
E 0
B 0
E
B
B
t
0 0
E t
D 2
B 0
E
B
H
J
t D
t
真空中，介质性质方程 D 0E B 0H
E2
ν
E2
h
E1
1.普通光源的发光特点
E1
自发辐射
一个原子发光：间歇、随机 非相
不同原子发光：独立
干辐 射
1) 一个原子每一次发光只能发出一个波列；波列
2) 原子的发光是断续的
L c
3) 各原子的各次发光是完全相互独立的
～ 1 ～109 s
ν
两个普通光源或同一普通光源的不同部分所发出
的光是不相干的
受激辐射
ν
E2
h
E1
E2
E1
频率、相位、振 相干 动方向等相同 辐射
2.相干光的获得
S1
分波前法 S
分波面法 S2
13
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
14
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。
光强Ｉ
I
S
1 2
E0 H 0
E02
I E02 A2
2. 光谱曲线
强度
8
单色光：具有单一频率 I0
准单色光
I0
光谱曲线 （谱线）
2
波长
谱线宽度 普通：0.1~10-3nm
激光：10-9nm
3. 光波的描述
2
2
图 谱线及其宽度
理想的单色光场波函数
Er,t Arcost r
Ar: 光场振幅分布
15 三、 光波叠加原理
遵从波的独立传播原理, 多列波交叠区有:
Er,t E1r,t E2r,t
条件: 介质是线性的, 光波服从叠加原理
17.2 杨氏双缝干涉
16
1. 杨氏双缝实验
实验装置
分波阵面干涉
2. 杨氏干涉条纹
17
S1 和 S2 振动方向相同,
相位相同
频率相同
P点光强 I I1 I2 2
极小
18
2
I
4I0
cos
2
4I0
cos2
d D
x
光强极大极小交替出现, 形成明暗相间、等亮度、等间距的条纹.
明纹中心: x k D k 0,1, 2
暗纹中心:
x
d (2k 1)
D
d2
k 1, 2
条纹间距(亮 亮或暗暗) x D
d
I
4I0
cos
2
4I0
cos2
d D
x
19
光强极大极小交替出现, 形成明暗相间、等亮度、等间距的条纹.
对
两边求旋度
E
B
B
t t
利用矢量分析及 E 0 可得
0 0
2E
t
2
E 0
3
E E 2E 2EB 0 E 源自B比较 以上两式 得
B
t
0 0
E t
电场E的偏微分方程 :
2E
0 0
2E t 2
0
同理对 B
磁场B的偏微分方程 :
2
平面简谐波 E H
s 1 E H H E EH
2
图 电磁波谱
1
坡印亭矢量 S E H
s 2 E0H0
式中 E0 和 H0 分别是 E H 的振幅
s
E02或s
H
2 0
光的电磁理论
7
1. 光强
光是一定波段的电磁波
可见光： 波长： 390nm 760nm
频率： 7.61014 Hz ~ 3.91014 Hz 光矢量： E
I1I2 cos
2I0 (1
cos )
4I0
cos2
2
2k 极大
2
r2 r1
2d D
x
（2k 1）
极小
D d I1 I2 I0
k 极大
r2
r1
d
sin
dtg
d
x D
（2k 1）
极小
I
4I0
cos 2
d D
x
2
k 极大
r2
r1
d
sin
dtg
d
x D
（2k 1）
加强和减弱的条件:
相位差:
2k
A A1 A2
( k = 0 1 2……)
2k 1
A A1 A2
2
光程差:
k
A A1 A2
( k = 0 1 2……)
2k 1
2
A A1 A2
11
加强 减弱
加强 减弱
二、相干光的获得
能级跃迁辐射
12
光源的最基本发光 单元是分子、原子
光源 S2
n2
r2
I I1 I2 2 I1I2 (cos )
2π
(r2
r1)
(2
1)
干涉项
折射率不同
λi
λ ni
(
2π r2
2
2π r2
1
)
( 2
1)
2π
(n2r2
n1r1) (2
1)
光的强度或明暗 在空间非均匀的 稳定分布
光程差 n2r2 n1r1
若：2 1
2π
--- 光的干涉
r: 光场相位分布 设原点 0
Er,t Arcost r
9
复数表达式
E~
r,t
A
r
eit r
A r eitei r E~ r eit
复振幅:
E~r
A
r
ei
(r
)
光 强 : I r E~*rE~r
1) 单色平面波:
Er,
t
Acos
t
k
r
0
E~
r
A
3)E和B同位相振幅比等于 v 或 r0 E0 r 0 H0
4）电磁波的传播速度大小为
c 1 3108 m / s
传播如图 所示
0 0
电磁场的能量密度和能流密度（补充）
6
线性介质：
1.
w we wm
1 2
E D H B
2. 能流密度-------坡印亭矢量 S
s wv 1 E2 H 2 1