分波面双光束干涉

时，发现屏上的条纹移动了1cm，试确定该薄片的厚度。
S1
y
S2
d0
P 0
P
r0
解：根据题意P点的光程差变化为
d 0.5 y 10 0.01 r0 500
P点的光程差变化等于S2到 P的光程的增加，即
nd0 d0
即 所以
d n 1 d0 y r0
d d0 y 1.67 102 mm n 1 r0
§1.3 分波面双光束干涉
主要内容
• 光源与机械波源的区别；
• 获得相干光的方法；
• 分波面法双光束干涉的
典型实验。
一 、光源与机械波源的区别
普通的独立光源是不相干的，而独立的机械波源
很容易满足相干条件。
例如：为什么两盏灯同时照射却不见干涉图样，而
水波的干涉很容易发生。
原因：普通光源的发光机制导致两光源发出的光不
j c sin j 2h 2vh
j =1时 θmin = 5.7
当
d
θ
h
应用：
射电干涉仪（由两面射电望远镜放在一定
距离上组成的系统）的发展，使测量射电 天体位置的精度稳步提高。 用它测量射电天体的 位置，已能达到千分 之几角秒的精度。
中国紫金山天文台
三、分波面法双光束干涉的典型实验 • 杨氏双缝干涉实验 √
• 菲涅尔双面镜实验 • 菲涅尔双棱镜实验 • 劳埃德镜实验
√
1.杨氏双缝干涉实验
实验装置：
杨（T.Young）在1801年 首先用实验方法研究光 的干涉。
光强分布图
I 4I1
I 4A cos
2 1
2
2 1
2
-4
-2
O
2
γ = 6.0 10 Hz
7
θ
1 h( 1) sin
反射光和直射光到达天线时的相位差为：
半波损失
2π 2π 1 Δ h( 1) π λ λ sin
相消干涉时满足：
Δφ = (2j+1) π
2π 1 即 h( 1) π 2j 1 λ sin
容易同时满足相干条件。
能否观察到光束的干涉现象，受着两方面的条件 限制，即光源的相干性和接收器的时间响应能力（即 可以分辨的最小时间常数）。
二、获得相干光源的方法
分波面法：同一波面上的不同部分分出两束光波；
分振幅法：同一束光经过反射面和透射面而分开
再叠加会产生干涉。
分振动面法 ：偏振光的干涉属于此类 。
例题1.3(自学)
澳大利亚天文学家通过观察太阳发出的无线电波，
第一次把干涉现象用于天文观测。这无线电波一部分
直接射向他们的天线，另一部分经海面反射到他们的
天线（如图）。设无线电的频率是6.0×107Hz，而无 线电接收器高出海面25m，求观察到相消干涉时太阳的 掠射角的最小值 解： 由题意可知： 。θ
5
θ
π φNo - φSo = 2
W
d
S
θ
源自文库
E
到达远处的相位差为：
2π π Δφ = dsin θ + λ 2
而相长干涉要求：
Δφ = 2j π
(j = 0, 北1, 2,L )
N
θ
2π π 即 dSin θ + = 2j π λ 2
骣 1 c 琪 \ sin θ = 琪 2j 琪 桫 2 2d γ 1骣 1 琪 = 琪 2j 桫 4琪 2
4

如果用激光光源，可直接把激光投射在双缝上
氦氖激光器
s1
s2
2.劳埃德镜
D¢
D
s
s¢
M
P
P0
M¢
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 劳埃德镜实验结果揭示了光在介质（玻璃）
表面反射时的一个重要特性。
D¢
s
s¢
M
D
实验观察到 M ¢ 处为一暗纹
M¢
P P0
半波损失产生的条件：
例题1.2
沿南北方向相隔3.0km有两座无线发射台，它们同 时发出频率为2.0×105Hz的无线电波。南台比北台的无 线电波的相位落后 π 2 。求:在远处无线电波发生相 长干涉的方位角(相对于东西方向，即水平方向）。 解： 由题意可知：
N
10 m ,
3
d = 3.0km = 3.0 γ = 2.0 10 Hz
当光从折射率小的光疏介质，
正入射或掠入射于折射率大的光
密介质时，则反射光有半波损失。
n1
n1 n2
n2
光程差公式：
d S P SP y 2 r0 2

例1.1
P25
在杨氏干涉实验中，两小孔的间距为0.5mm，光屏里小孔
的距离为50cm.当以折射率为1.60的透明薄片贴住小孔S2
W
d
S
θ
E
π π 由于< θ< , 或 - 1 < sin θ < 1 2 2
\
j 只能取：j = - 1, 0, 1, 2
5 1 si n θ= - , , 8 8 3 , 8 7 8
相应的： 对应的：
θ = - 39?, 7.2鞍 , 22 , 61
以上为东方，西方也应出现相长干涉
此题结果说明： 1骣 1 琪 \ sin θ= 琪 2j 只有相长干涉处接收的信号最好。 桫 4琪 2