10基础物理学第三版第10章光的干涉

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物理学中的波动和光的干涉和衍射

物理学中的波动和光的干涉和衍射

物理学中的波动和光的干涉和衍射在自然界中,我们所见、所感知的一切都是波动的形式。

无论是声音、光线还是电磁波,它们都表现出明显的波动现象。

而当这些波与其他波相遇时,它们就会发生干涉和衍射现象。

这些现象是物理学中非常重要的概念,对于我们理解光学和电磁学有着重要的作用。

一、波动和光的干涉波动学中的干涉现象是指两个或两个以上波的叠加效应。

当两个波的相位相同时,它们会相互加强,这称为构造性干涉;当相位相反时,它们会相互抵消,这称为破坏性干涉。

在光学中,干涉现象可以通过光路差实现。

光路差是指两束光从源到目标处的传播距离的差别。

当两个光路的差值为波长的整数倍时,会发生构造性干涉,光线会加强;当差值为半波长的奇数倍时,会发生破坏性干涉,光线会相互抵消。

例如,当两束光线相遇时,它们会在交汇处形成一组明暗相间的干涉条纹。

这一现象通常称为杨氏双缝实验,这是一类典型的干涉现象。

在这个实验中,光源通过一个狭缝进入屏幕。

屏幕上有两个小孔,使通过每个小孔的光线相互干涉。

当观察屏幕时,可以看到一组明暗相间的环形干涉条纹。

除了双缝干涉,还有Michaelson干涉、牛顿环和Fabry Perot干涉等其他类型的干涉现象。

这些干涉现象广泛应用于实验室的光学测量和现代光学技术的发展。

二、衍射现象衍射是指当波通过小孔或障碍物时,波与边缘相互作用,产生波的扩散和弯曲现象。

光的衍射一般使用光的波动特性来解释。

当光通过较小的孔时,光的波形会扩散。

这会导致光的强度在屏幕上呈现出一系列彩色环形的图案。

作为一种典型的衍射现象,菲涅尔正衍射是一种中心光点周围产生光环的现象,这是由于圆孔光线在传播过程中扩散的结果。

与干涉现象不同,衍射现象通常不需要光的多个源进行相位干涉或添加,而是通过单个波源的衍射产生的。

衍射现象在日常生活中也有许多应用。

例如,CD、DVD的读取就是基于衍射原理的。

毫无疑问,波动性质在光学和电磁学中发挥着非常重要的作用,它们不仅有助于我们建立光学和电磁学的数学模型,同时也为我们的生活带来了无数的便利和乐趣。

大学物理光的干涉详解

大学物理光的干涉详解


E1
完全一样(传播方向,频率, 相位,振动方向)
6
2. 光的单色性
例:普通单色光
: 10-2 10 0 Å 激光 :10-8 10-5 Å 可见光 103Å
7
3. 光的相干性
相干光:满足相干条件的几束光
相干条件:振动方向相同,频率相同,有恒定的相位差
相干光相遇时合成光的振动:
nd
k 0,1, 2L
19
注意:① k 等于几,代表第几级明纹。 ② 零级明纹(中央明纹)由光程差=0决定。
暗纹 (2k 1) , k 1,2, 3L
2
k级暗纹位置: x (2k 1) D
nd
k 1,2, 3
注意:k=1第一级暗纹, k=2第二级暗纹…. 无零级暗纹
Imin
-4 -2 0 2 4
-4 -2 0 2 4
衬比度差 (V < 1)
衬比度好 (V = 1)
▲ 决定衬比度的因素:
振幅比,光源的单色性,光源的宽度
干涉条纹可反映光的全部信息(强度,相位)。 15
8. 半波损失:
当光从光疏媒质(折射率较小)入射到光密媒质(折 射率较大)再反射回光疏媒质时,在反射点,反射光损失 半个波长。 (作光程差计算时,在原有光程差的基础上加或减半波长)
干涉结果
明纹: 2k k
2
k 0,1, 2
36
① n1 n n2 , n1 n n2
2e
n2

n12
sin2
i


2

k
k 1, 2, 3
注意:此处k等于几,代表第几级明纹,这

光的干涉知识点总结简短

光的干涉知识点总结简短

光的干涉知识点总结简短
光的波动性质
首先,我们需要了解光的波动性质。

光是一种电磁波,它可以在空间中传播。

光波的波长和频率决定了光的颜色和能量。

光波还具有干涉、衍射、偏振等现象,这些都体现了光的波动特性。

干涉的基本原理
在光学中,干涉是指两个或多个光波相遇时产生的相互作用。

干涉的基本原理是光波相遇时会发生叠加,这种叠加会导致光波的强度发生变化。

当两个波峰相遇时,它们会增强彼此的幅度,形成亮条纹;当波峰和波谷相遇时,它们会相互抵消,形成暗条纹。

干涉的分类
根据光波相遇的方式,干涉可以分为两种基本类型:相干干涉和非相干干涉。

相干干涉是指两个光源发出的光波具有一定的相位关系,这种干涉可以产生清晰的干涉条纹。

非相干干涉是指两个光源发出的光波没有固定的相位关系,这种干涉会产生随机的干涉条纹。

干涉的条件
要产生明显的干涉现象,需要满足一定的条件。

首先,光源必须是单色光源,即具有固定的波长和频率;其次,干涉光程差必须小于光波的波长,这样才能产生明显的干涉条纹;最后,光波必须是相干的,即具有固定的相位关系。

干涉的应用
光的干涉在科学研究和工程应用中有着广泛的应用。

例如,在光学仪器中常常利用干涉现象来测量物体的形状和表面质量;在光学显微镜中,干涉技术可以提高显微镜的分辨率;在激光技术中,干涉技术可以用来调节激光的相位和频率。

总结
光的干涉是光学领域中的重要现象,它可以用来研究光波的波动性质和相互作用。

在本文中,我们简要总结了光的波动性质、干涉的基本原理、干涉的分类、干涉的条件和干涉的应用。

希望本文可以帮助大家更好地理解光的干涉现象。

物理知识点光的干涉

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。

大学物理光的干涉

大学物理光的干涉

干涉在光谱分析中的应用
干涉滤光片
利用光的干涉原理,设计出具有特定光谱透过率 的滤光片,用于光谱分析和图像增强。
傅里叶变换光谱仪
通过干涉原理,将复杂的光谱分解为简单的干涉 图样,便于分析物质的成分和结构。
原子干涉仪
利用原子在空间中的干涉现象,测量原子波长和 原子能级,用于原子结构和量子力学的研究。
干涉在全息摄影中的应用
大学物理光的干涉
目录
CONTENTS
• 光的干涉基本理论 • 干涉现象的实验验证 • 光的干涉的应用 • 光的干涉的深入研究
01 光的干涉基本理论
CHAPTER
光的波动性
01
光的波动性描述了光在空间中传播的方式,类似于水波在液体 中的传播。
02
光的波动性表现为光在传播过程中产生的振动和波动,这些振
动和波动具有特定的频率和波长。
光的波动性是理解光的干涉、衍射等光学现象的基础。
03
波的干涉
波的干涉是指两个或多个波在空间中相遇时,它们相互叠加产生新的波动现象。
当两个波的相位相同,即它们的振动方向一致时,它们会产生相长干涉,导致波峰 叠加和波谷叠加。
当两个波的相位相反,即它们的振动方向相反时,它们会产生相消干涉,导致波峰 抵消和波谷抵消。
量子通信、量子计算等领域。
03
量子纠缠的实验验证
科学家们通过实验验证了光子纠缠现象的存在,如著02
03
光的相干性
光的偏振
干涉现象的产生是由于两束光的 波前相干,即它们的相位差恒定。
光波的电场和磁场在垂直于传播 方向上的振动方向称为光的偏振 态。
光子纠缠现象
01
光子纠缠
当两个或多个光子相互作用后,它们的状态变得相互关联,即一个光子

基础物理学下册【韩可芳】第10章习题答案

基础物理学下册【韩可芳】第10章习题答案

第十章第十章第十章第十章 波动光学波动光学波动光学波动光学思考题思考题思考题思考题10-1 普通光源中原子发光有何特征?答答答:答:::因为普通光源是大量不同原子在不同时刻发的光,是自然光,因此不满足干涉条件,所以一 般普通光源观察不到干涉现象。

10-2 如何用实验检验一束光是线偏振光、部分偏振光还是自然光?答答答:答:::拿一块偏振片迎着这束光,转动偏振片,观察透射光。

(1)视场中光强有变化且有消光现象 的为线偏振光;(2)光强有变化但无消光现象的为部分偏振光;(3)光强无变化的为自然光。

10-3 自然光可以用两个独立的、相互垂直的、振幅相等的光振动表示。

那么线偏振光是否也可以用两个相互垂直的光振动表示?如果可以,则这两个相互垂直的光振动之间关系如 何?10-4 如何用实验测定不透明媒质的折射率?答答答:答:::光线入射到不透明的媒介上,改变入射角i ,并同时用偏振片测定反射光线的偏振化程度。

当反射光线为完全偏振光时,此时入射角i0 即为布儒斯特角,满足tan 可求得不透明介质的折射率n 。

10-5 如图(a)所示,一束自然光入射在方解石晶体的表面上,入射光线与光轴成一定角度;问将有几条光线从方解石透射 出来?如果把方解石切割成等厚的A 、B 两块,并平行地移 开很短一段距离,如图(b)所示,此时光线通过这两块方解石后有多少条光线射出来?如果把B 块沿沿沿沿光线转过一个角度, 此时将有几条光线从B 块射出来?为什么?i 0n ,测得 i0 即考思考思考思考题题题题10-5图图图图10-6 从普通光源获得两束相干光的一般方法是什么?在光的干涉中决定相遇点产生明纹或暗纹的因素是什么?答答答:答:::分波阵面法和分振幅法。

波源的相位差和波源到相遇点的光程差决定相遇点产生明纹或暗纹。

10-7 如图所示,设光线a 、b 从周相相同的A 、B 点传至P 点,试讨论:(1)在图中的三种情况下,光线a 、b 在相遇处P 是 否存在光程差?为什么?(2)若a 、b 为相干光,那么在相遇处的干涉情况怎 样?考题思考题思考题思考题 10-7 图图图图10-8 在杨氏双缝实验中,当作如下调节时,屏幕上的干涉条纹将如何变化?(要说明理由)(1)使两缝之间的距离逐渐减小;(2)保持双缝的间距不变,使双缝与屏幕的距离逐渐减小;(3)如图所示,把双缝中的一条狭缝遮住,并在两缝的垂直平分线上放置一块平面反射镜。

人教版物理选修3-4-13.3-光的干涉-ppt课件

人教版物理选修3-4-13.3-光的干涉-ppt课件

λ/2
S1
Q1
δ= λ/2
S2
λ/2
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= S1-S2=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
S1

S2
Q1 第一暗 P 中央亮纹
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。
单缝 双缝 屏
1) 双缝S1 、S2到单缝S的距离相等 2) 双缝很近 0.1mm
S1 S
2、①要用单色光
S2
②单缝的作用:获得光源
③双缝的作用:双缝的作用是获得两个振动情况完全
相同的光源,叫相干光源(频率相同)
屏上看到明暗相间的条纹
屏上形成的明暗相间条纹叫做干涉图样
3、双缝干涉
图样特征 ΔX
ΔX
• (1)从双缝射出的两列光波中,各种色光都能形成明暗相 间的条纹,各种色光都在中央条纹处形成亮条纹,从而 复合成白色条纹.
• (2)两侧条纹间距与各色光的波长成正比,即红光的亮条 纹间距宽度最大,紫光的亮条纹间距宽度最小,即除中 央条纹以外的其他条纹不能完全重合,这样便形成了彩 色干涉条纹.
1.一束单色光从空气射入玻璃中,则其 ( C
光程差δ= 2λ
P 1
S1
S2 2λ 取P点上方的点P2 ,从S1S2发出的光到P2点的光程差,正好等 于一个波长 δ= S1-S2=2λ ,当其中一条光传来的是波峰时, 另一条传来的也一定是波峰,其中一条光传来的是波谷时,另 一条传来的也一定是波谷,在P2点总是波峰与波峰相遇或波谷 与波谷相遇,振幅A=A1+A2为最大, P2点总是振动加强的地方, 故出现亮纹。

基础物理学实验第三版答案

基础物理学实验第三版答案

基础物理学实验第三版答案1. 光的干涉和衍射不仅说明了光具有波动性,还说明了光是横波。

[单选题] *对错(正确答案)2. 拍摄玻璃橱窗内的物品时,往往在镜头前加一个偏振片以增加透射光的强度。

[单选题] *对错(正确答案)3. 爱因斯坦提出的光子说否定了光的波动说。

[单选题] *对错(正确答案)4. 太阳辐射的能量主要来自太阳内部的裂变反应。

[单选题] *对错(正确答案)5. 全息照片往往用激光来拍摄,主要是利用了激光的相干性。

[单选题] *对(正确答案)错6. 卢瑟福的α粒子散射实验可以估测原子核的大小。

[单选题] *对(正确答案)错7. 紫光光子的能量比红光光子的能量大。

[单选题] *对(正确答案)错8. 对于氢原子,量子数越大,其电势能也越大。

[单选题] *对(正确答案)错9. 雨后天空出现的彩虹是光的衍射现象。

[单选题] *对错(正确答案)10. 光的偏振现象说明光是横波。

[单选题] *对(正确答案)错11. 爱因斯坦提出光是一种电磁波。

[单选题] *对错(正确答案)12. 麦克斯韦提出光子说,成功地解释了光电效应。

[单选题] *对错(正确答案)13. 不同色光在真空中的速度相同但在同一介质中速度不同。

[单选题] *对(正确答案)错14. 当原子处于不同的能级时,电子在各处出现的概率是不一样的。

[单选题] *对(正确答案)错15. 同一种放射性元素处于单质状态或化合物状态,其半衰期相同 [单选题] *对(正确答案)错16. 原子核衰变可同时放出α、β、「射线,它们都是电磁波。

[单选题] *对错(正确答案)17. 治疗脑肿瘤的“「刀”是利用了r射线电离本领大的特性。

[单选题] *对错(正确答案)18. β射线的电子是原子核外电子释放出来而形成的。

[单选题] *对错(正确答案)19. 玻尔理论是依据α粒子散射实验分析得出的。

[单选题] *对错(正确答案)20. 氢原子核外电子从小半径轨道跃迁到大半径轨道时,电子的动能减小,电势能增大,总能量增大。

基础物理学光的干涉(ppt)

基础物理学光的干涉(ppt)

(1) 2k
I 4I0 干涉极大;
(2) (2k1) I 0 干涉极小;
(3) 为其他值时,光强介于0 ~ 4I0之间。
7.1.2 光程差
S1
在折射率n介质中传播几 n1
何路程为r,相位变化为
2nr2L
n2
S2
r1
P
r2
L = nr 是光程。
S1和S2发出光束,在折射率为n1和n2媒质中
传播,在P点相遇。当初相相同时,相位差为
基础物理学光的干 涉(ppt)
2020/12/30
吉林大学 物理教学中心
7.1 光的相干性
7.1.1 光的干涉 相干条件
一、光矢量 可见光:400~760nm 光是电磁波,电场强度矢量 称E为光矢量。 产生感光和生理作用主要是电矢量。
二、光的干涉现象 满足条件若干束光波的相遇区域里,有些点
振动始终加强(亮条纹),有些点振动始终减弱 (暗条纹),称为干涉现象。
三、相干条件 相干条件1:只有平行振动分量间才能发生干涉。 相干条件2:频率相同光波之间才能发生干涉。
相干条件3:相位差恒定光波之间才能发生干涉。
四、相干强度
满足相干条件时,两相干光光强为
I I1 I2 2I1 I2c o sΔ (7 .1 )
相位差 Δ(12)2π(r1r2)
若 I1I2I0 I 2 I 0 (1 c o s ) 4 I 0 c o s 22 (7 .2 )
由透射光加强条件
2n2e
2
k
e
n2
4n2
=1.38 n3 =1.55
(2k 1)
注意:也可以利用反射减弱条件
照相 机镜 头是 蓝紫 色
(7 .1 2 )

物理必修三第十章知识点总结

物理必修三第十章知识点总结

物理必修三第十章知识点总结第十章:电磁感应与电磁波电磁感应是指当导体中有磁通量的变化时,导体内产生感应电动势,并产生感应电流的现象。

电磁感应现象是电磁学中的重要基础,也是电磁场理论的重要组成部分。

1. 法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律是描述电磁感应现象的定律之一,它表明当磁通量的变化率发生变化时,感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比。

即感应电动势E等于磁通量变化率dΦ/dt乘以一个常数负号,该常数称为电磁感应系数,通常用负号表示。

2. 楞次定律楞次定律是描述电磁感应现象的另一个定律,它表明当感应电流产生时,其磁场会产生一个方向,使得磁场的变化趋势减弱或抵消感应电流产生的原因。

楞次定律是能量守恒定律的一个推论,它保证了感应电流产生时系统的能量不会凭空消失。

3. 磁通量磁通量是描述磁场穿过一个给定面积的量度,它是磁感应强度B与该面积A的乘积。

磁通量是一个标量,单位是韦伯(Wb)。

当磁场垂直于给定面积时,磁通量的大小等于磁感应强度的大小乘以该面积。

4. 电磁感应的应用电磁感应现象在现实生活中有着广泛的应用。

例如,电磁感应技术广泛应用于电力工业中的发电、变压器、电动机等设备中。

此外,电磁感应还常被应用于磁悬浮列车、电磁炉、感应加热器等领域。

5. 自感与互感自感是指导体中产生感应电流时,该导体本身产生的感应电动势。

互感是指在多个线圈之间产生的感应电动势。

自感和互感是电磁感应中的两个重要概念,它们在电路设计和电磁设备中起着重要的作用。

6. 电磁波的产生与传播当电场和磁场相互作用时,就会产生电磁波。

电磁波是一种能够在真空中传播的波动现象,其传播速度等于光速。

电磁波包括可见光、无线电波、微波等。

电磁波的传播是通过电场和磁场的相互作用不断地传递能量。

7. 电磁波的特性电磁波具有波长、频率、振幅等特性。

波长是指电磁波在垂直于传播方向的一个完整周期的长度,单位是米。

频率是指单位时间内经过一个点的电磁波的周期数,单位是赫兹。

《大学物理》-光的干涉

《大学物理》-光的干涉
第22章
光的干涉
针孔的衍射
二、光的衍射现象的分类
单缝衍射
不同波长光的单缝衍射条纹照片
白光, a = 0.4 mm
方孔衍射
等厚干涉
双缝干涉
增透膜
网格衍射
一、光的本性
1、微粒说与波动说之争
牛顿的微粒说: 光是由光源发出的微粒流。
惠更斯的波动说: 光是一种波动。
2、 光的电磁本性
夹角变小,条纹变宽, 条纹向右移动
夹角变小,条纹变宽, 条纹向右移动
夹角变小,条纹变宽, 条纹向右移动
夹角变小,条纹变宽, 条纹向右移动
夹角变小,条纹变宽, 条纹向右移动
夹角变小,条纹变宽, 条纹向右移动
夹角变小,条纹变宽, 条纹向右移动
夹角变小,条纹变宽, 条纹向右移动
夹角变小,条纹变宽, 条纹向右移动
解: P 点为七级明纹位置
r2 r1 7
插入云母后,P点为零级明纹
r2 r1 d nd 0
d r1
s1
r2
s2
P 0
7 dn 1
d 7 7 55001010 6.6 106 m
n 1 1.58 1
三 薄膜干涉
1 等倾干涉
一、倾斜入射*
光程差:
n2 ( AB BC ) n1 AD n1
: :
c : 2
(b c)
(a d
2
b) :a
x1 x2
0.495cm 10mm
4.95mm
明纹的位置 d sin k
2
s1
s 2*
a
Mb
d xk k
abc 2
K=3, K=4, K=5,
x3=5.05mm x4=7.07mm x5=9.09mm

高三物理光的干涉(2018-2019)

高三物理光的干涉(2018-2019)

曰 兵犹火也 而公卿寻端治之 家徙合浦 小者放流 遍召昆弟宾客 武昭於外 太官方上昼食 元帝崩 使苍头奴上朝谒 直祠而息 无它赋敛徭戍之役 相三主 怒之曰 王非汝主邪 济济相让 驱妇女弱小且千人去 余恩
遗德为数世隆 不可为九 曰 诛诸吕 又作甘泉宫 信父故东平王云 绝世而独立 且甲 属官有廪牺令丞尉 则足以相识 是以知者陷愚 血者 以百姓怨非故 惠帝四年十月乙亥 骄其亲属 故甚贵与甚贱 万年与汤议 父亏明 则下走将归延陵之皋 交通王侯 《礼记·王制》及《春秋谷梁传》 先是
胜自立为将军 《萧相国世家》第二十三 居岁馀 孔子曰 仁远乎哉 孝宣霍皇后 货赂并行 咎在臣凤奉职无状 虽无变异 社稷之忧也 子顷王无伤嗣 不听 辜不避戚 是以天下人民逐利无已 莽曰威成亭 非《韶》 《夏》之乐也 侵边境 璜又传古文《尚书》 观者重叠 而令得出入宫 宣帝察望
之经明持重 据咸阳以令诸侯 乃染其须发 亦会其时之可为也 为卫司马 汉常以列侯为丞相 是以孙叔敖三去相而不悔 长乐者 以宽徭役 故复合和亲之约 请毕今日之欢 淑慎其身 以为人彘 蔡恐 甚非爱人之道 不作苟见 汶水 不言来奔 孝宣帝父也 及臻六合同风 时雁门尉史行徼 威职相逾
则百姓黎民化辑於下矣 及太子既冠成人 匈奴使来 将军薄昭死 上生六而倍之 遂单车独行至府 中子赐 宣奏王媪悼后母明白 为贤治器 左右白太后 时又少行三年丧者 列四郡 国分为三 得宝剑车骑侍从者 而公拥兵数万 三川竭 下吏 咸为选首 戊申 员五人 大王徙支阝 绛侯为丞相 欲废
太子而立弟孝 各有差 罢儋耳 真番郡 纵躯委命 高凉 青校尉苏建为平陵侯 为皇太后 伊 吕之佐也 赞曰 盖宽饶为司臣 有势者为游声誉 而无其尊 其馀四百七十五所不应礼 不可以弃 章视群公 不顾《春秋》之明义 老夫死骨不腐 已而绛侯望盎曰 吾与汝兄善 以诏策决 群生百神 小冯君

光的干涉(物理教案)

光的干涉(物理教案)

光的干涉》教学设计【课题名称】光的干涉来源于高中物理第三册第二十一章《光的波动性》第一节【教材分析】光的干涉属于近代物理知识,其中一些观点和方法是学生进一步探究光的本性的基础,是本章的重点内容之一。

光的干涉揭示了光的本性——波动性,而双缝干涉实验原理和现象的分析是本节课的重点教学内容。

本节课的成功教学,可以使学生对光的本性有进一步认识,同时可以培养学生观察生活中的各种现象,寻找其中的物理规律的兴趣。

因此,在教学过程中以学生为主体,围绕学生进行启发式教学,来提高学生的观察思考能力。

【学生分析】学生在前面已经学习了机械波的干涉的相关知识和光学的一些基本知识,已经具备了一定的分析问题、解决问题的能力,因此在本节中以引导学生从教材中发现问题,找出其解决办法,就可以让学生理解杨氏双缝干涉实验原理,通过对干涉图样的观察和分析,学生也可以发现其中的一些内容:如条纹间距与d、入有关,各色光的波长不同,频率不同,还可以进一步提高学生的观察能力和分析水平。

【教学目标】1、知识与技能1)了解光学的发展史2)掌握光的干涉现象、干涉条件及杨氏实验的设计原理3)掌握明(暗)条纹间距计算公式,了解推导过程4)知道不同色频率不同,掌握波长,波速和频率之间的关系。

2、过程与方法1)通过实验现象观察得出相应物理规律、推导相应公式2)由公式总结各种色光的波长大小及频率关系3、情感态度价值观1)激发学生对日常现象的观察兴趣2)通过理论推导,体会科学探索过程,激发对探究物理规律的兴趣3)发展学习迁移与类推能力和抽象思维能力。

【设计思路】通过机械波的学习知道干涉是波的特性,而如果光是波那么一定可发生干涉,由此引入杨氏双缝干涉实验,并采用推理法得到光是波,而且也推得到了亮条纹与暗条纹之间的间距公式A x=-九。

使用比较法来比较单色光的干涉图样,d同种色光,狭缝不同,条纹间距不同;说明干涉条纹间距与狭缝间距有关;同一实验装置,不同色光干涉条纹间距也不同,得出由红光到紫光波长逐渐变短,再延伸至不同色光频率从红光到紫光频率逐渐增大。

光的干涉-PPT

光的干涉-PPT

光的干涉
薄膜干涉
让一束光经薄膜的两个表面反射后,形成的两束 反射光产生的干涉现象叫薄膜干涉.
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光的干涉
薄膜干涉
1、在薄膜干涉中,前、后表面反射光的路程差由膜 的厚度决定,所以薄膜干涉中同一明条纹(暗条纹)应 出现在膜的厚度相等的地方.由于光波波长极短,所以 微薄膜干涉时,介质膜应足够薄,才能观察到干涉条 纹.2、用手紧压两块玻璃板看到彩色条纹,阳光下的肥 皂泡和水面飘浮油膜出现彩色等都是薄膜干涉.
第1节 光的干涉
光到底是什么?……………
17世纪明确形成 了两大对立学说
由于波动说没有 数学基础以及牛 顿的威望使得微 粒说一直占上风
牛顿
19世纪初证明了 波动说的正确性
惠更斯
微粒说
19世纪末光电效应现象使得 爱因斯坦在20世纪初提出了 光子说:光具有粒子性
波动说
这里的光子完全不同于牛顿所说的“微粒”
光的干涉
干涉现象是波动独有的特征,如果光真的 是一种波,就必然会观察到光的干涉现象.
光的干涉 光的干涉
1801年,英国物理学家托马斯·杨(1773~1829) 在实验室里成功的观察到了光的干涉.
双缝干涉





屏上看到明暗相间的条纹 屏
光的干涉
S1 S2 d
双缝干涉
P2
P1
P
P
P1 P2
S1、S2
相干波源
P1S2-P1S1= d
光程差
P2S2-P2S1> d 距离屏幕的中心越远路程差越大
光的干涉
双缝干涉
1、两个独立的光源发出的光不是相干光,双缝干 涉的装置使一束光通过双缝后变为两束相干光,在光屏 上形成稳定的干涉条纹.

物理学光的衍射与干涉实验

物理学光的衍射与干涉实验

物理学光的衍射与干涉实验光的衍射与干涉是物理学中重要的实验现象,它们揭示了光的波动性质和波动光学的基本原理。

本文将着重介绍光的衍射与干涉实验的原理、实验设置和实验结果的分析。

一、光的衍射实验1. 实验原理光的衍射是指光通过一个孔或一个物体的边缘时发生弯曲和扩散的现象。

根据惠更斯-菲涅耳原理,每一个点都可以发射球面次波,所有次波的叠加形成了光的衍射图样。

这一原理被广泛应用于物理学中的光学系统。

2. 实验设置为了观察光的衍射,可以使用一个狭缝光源和一块观察屏。

将光源放置在适当距离内,调整观察距离和观察屏的位置,使得光通过狭缝后形成衍射图样。

通过调整光源的强度、光源和狭缝的大小,可以观察到不同的衍射现象。

3. 实验结果分析通过光的衍射实验可以观察到衍射图样,其中最常见的是单缝衍射和双缝衍射。

单缝衍射实验中,光通过一个窄缝后在屏幕上形成明暗相间的条纹,这是光的波动性质的直接证据。

双缝衍射实验中,光通过两个狭缝后在屏幕上形成明暗相间的干涉条纹,这是光的波动性质与干涉现象的结合。

二、光的干涉实验1. 实验原理光的干涉是指两个或多个光波相遇产生加强或抵消的现象。

干涉现象可以通过光的相干性解释,也可以通过叠加波的原理解释。

光波的叠加造成了干涉图样的形成。

2. 实验设置为了观察光的干涉,可以使用一个光源、一台半透镜和一个观察屏。

将光源设置在合适的位置,通过半透镜将光波分为两束,然后让它们在观察屏上交叉,形成干涉条纹。

通过调整光源的相对位置和光的强度,可以观察到不同类型的干涉现象。

3. 实验结果分析通过光的干涉实验可以观察到干涉图样,其中最常见的是薄膜干涉和杨氏双缝干涉。

薄膜干涉实验中,光经过一个薄膜后在观察屏上产生彩色的干涉环,这是光的波动性质和光在薄膜中多次反射折射的结果。

杨氏双缝干涉实验中,光通过两个狭缝后在观察屏上形成明暗相间的干涉条纹,这是光的波动性质与干涉现象的结合。

总结:光的衍射与干涉实验揭示了光的波动性质和波动光学的基本原理。

精品课件-物理光学与应用光学_第三版(石顺祥)-第10章

精品课件-物理光学与应用光学_第三版(石顺祥)-第10章
当光源为一个面光源时,显然光源面积越大,对于同样的物 体的照度越大。这时将面光源可以看做许多小的面光源的组合, 不考虑光的相干性,则像面上总的照度为各个面光源在像面上照 度的代数和,所以我们主要考虑一个小的面光源对于一个小的物
26
第 10 章 光学仪器的基本原理
如图10-4所示,亮度为L的面光源dS1和物面dS2相距为r,它 们中心的连线与dS1和dS2的法线的夹角依次为θ1和θ2,dS2对dS1 中心张的立体角为dω1,根据亮度的定义,由dS1发出到达dS2上的 光通量为
Φ C 0VΦed
(10.1-3)
9
第 10 章 光学仪器的基本原理 光通量的单位是流明,以符号lm表示。流明和瓦之间存在 一个换算系数C,经过理论计算和实验测定,国际照明委员会 正式规定转换系数C=683 lm/W。其含义是,对于波长为555 nm的单色光辐射,1 W的辐射通量等于683 lm的光通量,或者 说,1 lm的光通量等于1/683 W
20
第 10 章 光学仪器的基本原理
21
第 10 章 光学仪器的基本原理 在外光源的照明下,物体的表面获得一定的光照度,这时物 体会反射或散射出照射在其上的光通量,这种发光表面称二次光 源。二次光源的光出射度除与受照以后的光照度有关外,
M=ρE
(10.1-12)
式中的ρ称为表面的反射系数。几乎所有的物体的反射系数均小

Id
I
cos
r2
dS
从而在面元上的照度为
E
dΦ dS
I
cos
r2
24
(10.1-13)
第 10 章 光学仪器的基本原理
图10-3 点源对小面元的照度
25
第 10 章 光学仪器的基本原理 即点光源照射一个小面元时,面元的光照度与点光源的发光强度 成正比,与点光源到面元的距离平方成反比,并与面元法线与照 射光束方向的夹角的余弦成正比。垂直照射时(θ=0),光照度最 大,掠射时(θ=90°),光照度为零。地球表面受到太阳的照射, 可以将太阳看做一个点光源,在正午时是垂直照射,所以照度大, 地面温度高; 在早晨和傍晚照射的角度大,所以照度小,地面温

物理教案-光的干涉

物理教案-光的干涉

物理教案-光的干涉教学目标:1. 了解光的干涉现象及其产生条件。

2. 掌握双缝干涉实验的原理和结果。

3. 能够运用干涉现象解释生活中的实际问题。

教学内容:第一章:光的干涉现象1.1 干涉现象的定义1.2 干涉现象的产生条件1.3 干涉现象的分类第二章:双缝干涉实验2.1 双缝干涉实验的原理2.2 双缝干涉实验的操作步骤2.3 双缝干涉实验的结果第三章:干涉现象的应用3.1 干涉现象在科学研究中的应用3.2 干涉现象在技术中的应用3.3 干涉现象在生活中的应用第四章:光的干涉现象的数学表达4.1 干涉条纹的间距公式4.2 干涉条纹的形状和亮度4.3 干涉现象的定量分析第五章:光的干涉现象的实验操作5.1 实验器材和实验装置5.2 实验操作步骤5.3 实验数据的处理和分析教学方法:1. 采用多媒体课件进行讲解,结合图片和动画,直观地展示干涉现象。

2. 通过数学表达和实际例子,让学生理解干涉现象的原理和应用。

3. 安排实验操作,让学生亲身参与,提高实践能力。

教学评估:1. 课堂提问,检查学生对干涉现象的理解程度。

2. 布置课后作业,巩固所学知识。

3. 实验报告,评估学生的实验操作和数据分析能力。

教学资源:1. 多媒体课件和教学素材。

2. 实验器材和实验装置。

教学时间:1. 第一章:2课时2. 第二章:2课时3. 第三章:1课时4. 第四章:1课时5. 第五章:1课时教学安排:1. 第一章:光的干涉现象第1课时:讲解干涉现象的定义和产生条件第2课时:讲解干涉现象的分类2. 第二章:双缝干涉实验第1课时:讲解双缝干涉实验的原理第2课时:讲解双缝干涉实验的操作步骤和结果3. 第三章:干涉现象的应用讲解干涉现象在科学研究、技术和生活中的应用4. 第四章:光的干涉现象的数学表达讲解干涉条纹的间距公式、形状和亮度以及干涉现象的定量分析5. 第五章:光的干涉现象的实验操作第1课时:讲解实验器材和实验装置第2课时:讲解实验操作步骤和数据处理分析物理教案-光的干涉教学内容:第六章:薄膜干涉6.1 薄膜干涉的原理6.2 薄膜干涉的种类6.3 薄膜干涉的应用第七章:迈克尔逊干涉仪7.1 迈克尔逊干涉仪的构造7.2 迈克尔逊干涉仪的原理7.3 迈克尔逊干涉仪的应用第八章:激光干涉技术8.1 激光干涉技术的原理8.2 激光干涉技术的应用8.3 激光干涉技术的发展趋势第九章:光的干涉现象的探究与研究9.1 光的干涉现象的探究方法9.2 光的干涉现象的研究进展9.3 光的干涉现象的前沿领域第十章:综合练习与拓展10.1 光的干涉现象的综合练习10.2 光的干涉现象的拓展研究10.3 光的干涉现象的实践应用教学方法:1. 采用多媒体课件进行讲解,结合图片和动画,直观地展示干涉现象。

《光的干涉》课件

《光的干涉》课件
实验原理:当光波入射到薄膜表面时 ,反射光和透射光会发生干涉,形成
特定的干涉条纹。
实验步骤
1. 制备不同厚度的薄膜样品。
2. 将光源对准薄膜,使光波入射到薄 膜表面。
3. 观察薄膜表面的干涉条纹,分析干 涉现象与薄膜厚度的关系。
迈克尔逊干涉仪
实验目的:利用迈克尔逊干涉仪观察不同波长的光的干 涉现象。 实验步骤
2. 将不同波长的光源依次对准迈克尔逊干涉仪。
实验原理:迈克尔逊干涉仪通过分束器将一束光分为两 束,分别经过反射镜后回到分束器,形成干涉。
1. 调整迈克尔逊干涉仪,确保光路正确。
3. 观察不同波长光的干涉条纹,分析干涉现象与波长 的关系。
04
光的干涉的应用
光学干涉测量技术
干涉仪的基本原理
干涉仪利用光的干涉现象来测量长度、角度、折射率等物理量。干涉仪的精度极高,可以达到纳米级 别。
光的波动性是指光以波的形式传播, 具有振幅、频率和相位等波动特征。
光的干涉是光波动性的具体表现之一 ,当两束或多束相干光波相遇时,它 们会相互叠加产生加强或减弱的现象 。
波的叠加原理
波的叠加原理是物理学中的基本原理之一,当两列波相遇时,它们会相互叠加, 形成新的波形。
在光的干涉中,当两束相干光波相遇时,它们的光程差决定了干涉加强或减弱的 位置。
多功能性
光学干涉技术将向多功能化发展,实现同时进行 多种参数的测量和多维度的信息获取。
光学干涉技术的挑战与机遇
挑战
光学干涉技术面临着测量精度、 稳定性、实时性等方面的挑战, 需要不断改进和完善技术方法。
机遇
随着科技的不断进步和应用需求 的增加,光学干涉技术在科学研 究、工业生产、医疗等领域的应 用前景将更加广阔。

基础物理学第三版第10章光的干涉

基础物理学第三版第10章光的干涉

第一节 光的相干性
一、 光矢量
可见光(visible light):能引起人的视觉的电磁波,真空中的 波长 400 nm-750 nm。 可把光波看成是电场强度E的振动在空间的传播,而把E的 振动称为光振动,把E矢量称为光矢量(photo vector)。
第一节 光的相干性 二、普通光源的发光机制
明环半径 暗环半径
C
R
o
rA e
o
第四节 薄膜干涉
(3)讨论
(a)在中心形成一暗斑,越向外环越密,等厚条纹的级次越高。
(b)测量透镜的曲率半径,对第k和第k+m级暗条纹:
rk2 kR
r2 km

(k

m)R

R

r2
km

rk2
m
(c)将牛顿环置于n>1的液体中,条纹变密。
第四节 薄膜干涉
第十章 光的干涉
第十章 光的干涉
光是人类以及各种生物生活中不可或缺的要素。 牛顿:光是由“光微粒”组成的,是一种机械观; 惠更斯、托马斯·杨、菲涅耳:光是介质中传播的波;
能发生干涉、衍射。 麦克斯韦的电磁理论:光是一种电磁波。 迈克尔逊实验:电磁波的传播不需要介质。
光电效应 康普顿散射:光具有粒子性,——“光量子”, 德布罗意:所有物质都具有波粒二象性。
第四节 薄膜干涉
(2)光程差与明暗条件
n2<n1,因此有半波损失:
2e
2
k 明纹
(2k 1) 暗纹
L
2
注意到几何关系:
rk 2 R2 (R ek )2 2R ek ek 2 2Rek
rk 2ek R
r (k 1)R
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2 2
4 I1
I I1 I 2 2 I1I 2 cos
干涉项
o
x
第二节 双缝干涉
三、劳埃镜实验
当将屏幕移近到镜面 的一端时,发现接触 处出现的是暗条纹! 这一实验事实说明, 从镜面反射的光,发 生了的相位突变!! M S1 N
A
B
S2
劳埃镜实验
半波损失:光从光疏介质到光密介质表面反射时, 反射光有半个波长的附加波程差。
一、 光矢量
可见光(visible light):能引起人的视觉的电磁波,真空中的 波长 400 nm-750 nm。 可把光波看成是电场强度E的振动在空间的传播,而把E的 振动称为光振动,把E矢量称为光矢量(photo vector)。
第一节 光的相干性
二、普通光源的发光机制
1
激 发 态 基态
En
1 r (k ) R 2
1 2n1e ( k )1 2 1 2n1e [( k 1) ]2 2
n1
n2
k=3 时上述两式成立,可得:e=0.67 m 。
第四节 薄膜干涉
二、等厚干涉
凡厚度相同的地方,光程差相同,干涉条纹的级数也相同,这 种干涉条纹称等厚干涉条纹,这种干涉现象称为等厚干涉 (equal thickness interference)。 我们讨论两种简单情况,劈尖干涉和牛顿环。
即:x k D ,k = 0 , 1 , 2 , …, d 处为明条纹。 当 (2k 1)

2 D x (2k 1) ,k = 1 , 2 , …, 即: 2d
时,干涉极小,
处为暗条纹。
相邻两明纹或暗纹间的距离、明条纹或暗条纹的间距为:
D x d
第二节 双缝干涉
解 由条纹间距公式:
x D / d
(1) 当d=2mm: x 1 589.6 109 / 2 103 0.295mm
9 3 当d=10mm: x 1 589.6 10 / 10 10 0.059mm
(2) 装置置于水中,光在水中的波长减小为: = /n x1 D 1 589.6 109 / (1.33 2 103 ) 0.222mm nd x2 D 1 589.6 109 / (1.33 10 103 ) 0.044mm nd
2dn2

2
时:
n1 n2 n1
n1 n2 n3

n3 n2 n1
2dn2
第四节 薄膜干涉
例 例 空气中厚度为 0.32 m 的肥皂膜(n = 1.33),若白光垂直入
射,问肥皂膜呈现什么颜色? 解 反射光干涉加强: 2ne k
2
k 1
k 2
k 3
光程差决定于倾角i,焦平面上同一干涉条纹(亮或暗)对 应相同的入射角。
n1
n2 n1
i
e
等倾干涉环
第四节 薄膜干涉 薄膜明暗条纹的光程差条件分别为:
k 2 2 2 2e n2 n1 sin i 2 (2k 1) 2 k 1,2,3,... k 1,2,3,...
L
1
2
P
n1
n2
i
A
r
D
r
3
C
e
E
N
n2 ( AB BC ) n1 AD 2
n1
B
4
5
第四节 薄膜干涉
1
2 L 3 C
e
P
M
N
n1
n2
i
A
r
D
r
n1
B
4
5
E
计算得光程差——反射光情形:
2e n2 n1 sin i
2 2 2

2
第四节 薄膜干涉
等倾干涉(equal inclination interference)
P o
r2 r1 d nd 0
7 d 6.6 m n 1
s2
第四节 薄膜干涉
一、 等倾干涉
薄膜干涉:在扩展光源—— 太阳或宽广光源的自然光的 照射下,油膜等薄膜表面会 出现彩色的干涉图样。薄膜 干涉是利用分振幅法获得相 干光的。 M 发生干涉的两条2、3光线 的光程差为:
1700 nm 567 nm 341 nm
红外
n
e
绿色
紫外
考虑半波损失时,附加波程差取/2 均可,符号不 同,k 取值不同,对问题实质无影响。
第四节 薄膜干涉
例 例 平面单色光垂直照射在厚度均匀的油膜上,油膜覆盖在玻璃
板上。当光波波长连续变化时,观察到 500 nm 与 700 nm 两波 长的光反射消失。油膜的折射率为 1.30 ,玻璃的折射率为 1.50 , 求油膜的厚度。 解 此例无半波损失。反射光消失, 即为反射光干涉极小:
第三节 光程和光程差
二、薄透镜成像的等光程原理
A
o
B A
F
焦平面
'
F
B
第三节 光程和光程差
例 杨氏实验中,双缝与屏的距离为D= 1m, 用钠光作光源
(λ=589.3nm)。问(1)缝间距为d=2mm和d=10mm两种情况下,明 条纹间距各为多大?(2)若将整个装置置于水(n=1.33)中,则相 邻干涉条纹间距又为多少?
第二节 双缝干涉
思 考
1. 杨氏双缝实验中,以下两种情况(1)减小双缝和屏幕之间 的距离;(2)减少两个缝之间的宽度光的干涉条纹将如何 变化? 2. 杨氏双缝实验中,用白光作光源时,若在缝 后面放一个黄 色滤光片, 后面放一个紫色滤光片,问能否观察到干涉条 纹?为什么? 3. 杨氏双缝实验中,如果入射缝面的相干光是斜入射,屏幕上 零级条纹的位置是否改变?为什么? 4. 杨氏双缝实验中,当缝在垂直于轴线向上或向下移动时,干 涉条纹如何变化? 5. 图10-5中,两光波叠加区,最亮的地方 ,此波能量哪里来 的?最暗的地方 ,能量哪里去了?
第 十 二章 光的干涉
光是人类以及各种生物生活中不可或缺的要素。 牛顿:光是由“光微粒”组成的,是一种机械观; 惠更斯、托马斯· 杨、菲涅耳:光是介质中传播的波; 能发生干涉、衍射。 麦克斯韦的电磁理论:光是一种电磁波。 迈克尔逊实验:电磁波的传播不需要介质。 光电效应 康普顿散射:光具有粒子性,——“光量子”, 德布罗意:所有物质都具有波粒二象性。
S1 和 S2 是同相波源。
实验中,双缝和屏间距D一般 约 1 m ,而 双缝间距d 约 10-4 m。
s1
r1

D
P x r2
o
S
d
s2
第二节 双缝干涉
首先找到两条光路的波程差:
s1
d s2

r1 r2
D
P x o
r2 r1 d sin
x sin tg D
S
(1)牛顿环实验装置与现象
第四节 薄膜干涉
(2)光程差与明暗条件 n2<n1,因此有半波损失:
C
R
2e 2
k
( 2k 1)
明纹

2
L
暗纹
o o
r A
e
注意到几何关系:
rk 2 R 2 ( R ek ) 2 2 R ek ek 2 2 Rek
rk 2ek R
思 考
1. 获得相干光的原则是什么?常用的方法是什么?
第二节 双缝干涉
一、杨氏双缝实验(two-slit interference)
英国的托马斯·杨( T. Young )于 1801年成功地做了双缝干涉 实验。在屏上观察到有明暗相间的等间距条纹,这只能用光是 一种波来解释。
第二节 双缝干涉
双缝干涉的干涉条纹
第三节 光程和光程差
一、光程(Optical path)
光在不同介质中传播时,频率不变而波长改变。在真空中波长 ,到折射率为n的介质中变为: = /n
2 2 光在介质中传播时,经过 几何路程 r 有相位变化: r nr nr — 光程
光程:把光在介质中通过的路程按相同相位变化折合到真空中 的路程。好处是统一用真空中的波长 来计算。 两束相干光的光程差为半波长的偶数倍时,干涉加强, 光程差为半波长的奇数倍时,干涉减弱。
第二节 双缝干涉
其他一些干涉装置1
S
双面镜
S1 d
R
S2

D M
A B
θ
第二节 双缝干涉
其他一些干涉装置2
双棱镜
S1 dS
S2 P α θ M A B
N
L D
讨论
在杨氏双缝实验中,如果光源到两狭缝的距离不相等,则: A 无干涉条纹; B 条纹间距增大; C 条纹间距减小; D 各条纹平移一定距离 将杨氏双缝实验装置由空气中改放入水中,则: A 条纹间距增加;B 条纹间距减小;C 条纹间距不变; D 干波条纹消失。
光的两种互补性质: 传播过程中显示波动性, 与其他物质相互作用时显目标
1.掌握获得相干光的方法;光程、光程差的概念;以 及杨氏双缝干涉公式,薄膜干涉的光程差公式。
2.熟悉增透膜、高反膜、劈尖、牛顿环的干涉原理、 特点及公式。 3.了解迈克尔逊干涉仪的原理及应用。
第一节 光的相干性

2n
k0
暗纹
k1
k2

2
l
ek
ek 1
e

k 1
明纹
2n
(c)条纹间距(明纹或暗纹)
e l sin 2n
k2
(空气劈尖)
第四节 薄膜干涉
(3) 劈尖干涉的应用
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