光的干涉.ppt

一 光是一种电磁波
平面电磁波方程
E
E0
cos (t
r u
)
H
H0
cos (t
r) u
光矢量 用 E 矢量表示光矢量, 它在引起人眼视
觉和底片感光上起主要作用 .
真空中的光速
c 1
00
可见光的范围
: 350 ~ 770nm : 8.6 1014 ~ 3.9 1014 Hz
第十三章 光的干涉(Interference)
2π( t T
r2 )
'
第十三章 光的干涉(Interference)
介质中的波长 '
n
s1 *
r1
P
➢ 波程差 r r2 r1
s 2*
r2 n
➢ 相位差 2π ( t r2 ) 2π ( t r1 )
T '
T
2π ( r2 r1 ) 2π ( nr2 r1 )
'
nr 1) 光程: 媒质折射率与光的几何路程之积 =
物理意义：光程就是光在媒质中通 过的几何路程 , 按波数相等折合到真空 中的路程.
r nr
'
第十三章 光的干涉(Interference)
A
n1
A、B 两点之间的光程为
n2
L nili
i
若介质折射率连续变化，则
ni
A、B 两点之间的光程为
B
L A ndl
B
第十三章 光的干涉(Interference)
2）光程差 (两光程之差) s1 *
光程差 Δ nr2 r1
相位差 Δ 2π Δ s 2*
λ
r1
P
r2 n
Δ k, k 0,1,2,
➢ 干涉加强 2kπ ,k 0,1,2,
Δ (2k 1) , k 0,1,2,
➢ 干涉减弱
2
(2k 1)π , k 0,1,2,
第十三章 光的干涉(Interference)
d' d
1
x
纹 间
紫光光强分布图
I 4I0
距
不
同
4 d' d
2
2
d' d
2
0
2 d' d
2
4
d' d
2
x
第十三章 光的干涉(Interference)
干涉条纹的可见度
定量描述干涉条纹的清晰度，引入条纹的可见度
Imax Imin
0 1
Imax Imin
2 A2
4 I1I2
2
I2
2(I1 I2 ) 1 I2
波阵面分割法
s1
光源 *
s2
第十三章 光的干涉(Interference)
三 光程
光在真空中的速度 c 1 00
光在介质中的速度 u 1
u1 cn
u ' c
介质中的波长 '
n
真空中的波长 介质的折射率
s1 *
r1
P
s 2* r2 n
E1
E10
cos2π
(t T
r1 )
E2
E20
cos
明暗条纹的位置
－ － 0＋ ＋
k d'
x
d d' (2k 1)
21 12 明纹
k 0,1,2,
暗纹
d
2
白光照射时，除中央明纹的中部是白色以外，其它各级条纹，由于波长不同，使
得同级明纹的位置错开，出现彩色条纹.
讨论 条纹间距 x d ' (k 1)
d
1）条纹间距 与 的关系 ; d 、d ' 一定时，
四 透镜不引起附加的光程差
A
o
B A
B
物点到像点各光线的
F 光程相等
焦平面
透镜可以改变光线的
F ' 传播方向，但不会给
两个等相面之间的光 路带来附加的光程差
第十三章 光的干涉(Interference)
一 杨氏双缝干涉实验
p
实
s1
r1
验 装 置
s d o
s2
r
r2
B
x
o
d'
d' d
波程差
sin tan x d'
I1 I1
1
A1
A2 A1
2
1. 若 A1 A2 ，则 1 ，可见度最大，条纹清晰；
2. 若 A1 A2，则 0，条纹不能分辨。
第十三章 光的干涉(Interference)
三 菲涅耳双面镜
r r2 r1 d sin
d
x d'
第十三章 光的干涉(Interference)
s1
s d o
s2
r1 r2
r
d'
Bp
x
o
r d x d'
k
(2k 1)
k d'
2
加强 减弱 明纹
k 0,1,2,
x
d d ' (2k 1)
k 0,1,2,
暗纹
d
2
第十三章 光的干涉(Interference)
第十三章 光的干涉(Interference)
第十三章 光的干涉(Interference)
教学基本要求
一 光的干涉 1 掌握光波的基本特点和重要物理量.
2 了解普通光源的发光特点，及如何利用普通光 源获得两束相干光的方法.
3 掌握光程的概念以及光程差和相位差的关系.
4 掌握杨氏干涉明纹暗纹的条件，能分析干 涉条纹的位置及有关性质.
E E120 E220 2E10E20 cos(2 1)
合光强 I I1 I2 2 I1I2 cos(2 1)
其中
2
1
2
π
r
若 I1 I2 I0 干涉项
则
I
4I0
cos2 (π
r )
4I0 , r k
0, r (2k 1) 2
第十三章 光的干涉(Interference)
I
4I0
cos2 (π
r )
4I0 , r k
0, r (2k 1) 2
来自百度文库
I 4I0
光
强
分
布
4 3 2 0 2 3 4 5 r
图
4d' 2d' 0 2d' 4d'
x
d
d
dd
第十三章 光的干涉(Interference)
红光光强分布图
波
I
4I0
长
不
同 条
4
d' d
1
2
d' d
1
0
2
d' d
1
4
若 变化 ，则 x 将怎样变化？
第十三章 光的干涉(Interference)
1）d 、d '一定时，若 变化，则 x 将怎样变化？
第十三章 光的干涉(Interference)
2）、d '一定时，条纹间距 x与 d 的关系如何？
第十三章 光的干涉(Interference)
二 双缝干涉光强分布
第十三章 光的干涉(Interference)
教学基本要求
5 掌握等倾干涉和等厚干涉的光程差关系；熟悉劈 尖、牛顿环的干涉现象。
6 熟悉迈克耳孙干涉仪装置原理图；掌握迈克耳孙 干涉实现测厚的原理。
7 知道干涉条纹可见度，光场的空间及时间相干性； 知道劳埃德镜等其他干涉装置。
第十三章 光的干涉(Interference)
二 相干光 1）普通光源的发光机制 1
激
En
发
态
跃迁 基态
自发辐射
原子能级及发光跃迁
E h
2
P
t : 108 ~ 1010 s
普通光源发光特 点： 原子发光是断续 的，每次发光形成一 长度有限的波列, 各 原子各次发光相互独 立，各波列互不相干.
第十三章 光的干涉(Interference)
2）相干光的产生 振幅分割法