光的干涉A.ppt
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光的干涉ppt课件
振幅A＝A1+A2为最大，P点总是振动加强的地方，故出现亮纹。
（2）第一暗纹形成原因
S1
P1
S1
S2
P1
d
P
S2
d =λ/2
S1
P1
P1S1
S2
P1S2
d
P1
光程差d= λ/2 ，S1、S2在P1处步调相反，该点振动减弱。(暗）
（4）双缝干涉规律
P1
光程差： s
亮纹：
暗纹：
S1
L1 L2
减弱(波峰与波谷叠加);且振动加强的
区域与振动减弱的区域相互间隔.这种
现象叫波的干涉。
光是一种电磁波，那么光也应该发生干涉现象，怎样才能观察光的干涉现象呢？
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
思考1：光要发生干涉现象需要满足什么条件？
相干光源（频率相同,振动方向相同,相位差恒定）
L越大，相邻的亮纹间距越大
2、白光的干涉图样特点：
（1）明暗相间的彩色条纹；
（2）中央为白色亮条纹；
（3）干涉条纹是以中央亮纹为对称点排列的；
（4）在每条彩色亮纹中红光总是在外侧，紫光在内侧。
三、薄膜干涉
1、原理
水面上的油膜呈彩色
2、应用
平滑度检测
镀了增透膜的镜片
增透膜厚度：
薄膜厚度
d
在透镜表面涂上一层薄膜，当薄膜的厚度等于入
思考2：有没有什么方法可以获得相干光—频率相同的光呢？
天才的设想
巧妙解决了相干光问题
单缝
光
束
s0
双缝
屏幕
s1
s2
托马斯·杨
（2）第一暗纹形成原因
S1
P1
S1
S2
P1
d
P
S2
d =λ/2
S1
P1
P1S1
S2
P1S2
d
P1
光程差d= λ/2 ，S1、S2在P1处步调相反，该点振动减弱。(暗）
（4）双缝干涉规律
P1
光程差： s
亮纹：
暗纹：
S1
L1 L2
减弱(波峰与波谷叠加);且振动加强的
区域与振动减弱的区域相互间隔.这种
现象叫波的干涉。
光是一种电磁波，那么光也应该发生干涉现象，怎样才能观察光的干涉现象呢？
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
思考1：光要发生干涉现象需要满足什么条件？
相干光源（频率相同,振动方向相同,相位差恒定）
L越大，相邻的亮纹间距越大
2、白光的干涉图样特点：
（1）明暗相间的彩色条纹；
（2）中央为白色亮条纹；
（3）干涉条纹是以中央亮纹为对称点排列的；
（4）在每条彩色亮纹中红光总是在外侧，紫光在内侧。
三、薄膜干涉
1、原理
水面上的油膜呈彩色
2、应用
平滑度检测
镀了增透膜的镜片
增透膜厚度：
薄膜厚度
d
在透镜表面涂上一层薄膜，当薄膜的厚度等于入
思考2：有没有什么方法可以获得相干光—频率相同的光呢？
天才的设想
巧妙解决了相干光问题
单缝
光
束
s0
双缝
屏幕
s1
s2
托马斯·杨
第十二章光的干涉和干涉系统ppt课件
而任意一个中心发出的光波经过双孔或双缝后都能在接受屏上 由于 干涉而形成干涉强度分布，但由于各个发光中心在光源S上的位置 不同，因而在接受屏上所形成的干涉花样的位置也不同，如图所示 L、M、N所形成的干涉花样的零级条纹的位置分别为OL、OM、 ON。不同的光源所发出的光波之间不能干涉，因而只能将干涉强 度简单相加，即不同的干涉花样会相互交叠。那么观察屏上的光强 分布是什么样？
(W d ) D
其中W称为是到达屏（干涉场）上某点的两条相干光线间的夹角 叫做相干光束的会聚角。上式表明条纹间距正比于相干光的波长， 反比于相干光束的会聚角。
二、两个单色相干点光源在空间形成的干涉场
在屏幕上得到等距的直线干涉条纹是有条件的，即d《D，并且在z 轴附近的小范围内观察。但是，屏幕的位置实际上是可以在S1和S2 发出的两个光波的交叠区域内任意放置的；在屏幕任意放置的情况 下，一般就得不到等距的直线条纹。在点光源照明下，干涉条纹是 空间位置对S1和S2等光程差点的集合。
1）干涉条纹强度分布：
I
4I0
cos2
d D
x
当
x m D
d
(m，在0,干1涉, 场2中, 的) 点有最大光强
I 4I0
当
x (m 1) D
，在干涉场中的点有最小光强
(m 0, 1, 2, )
2d
2）条I纹间0 隔：
或
，为亮纹。 ，为暗纹。
e D
d
e
W
3）在屏幕上得到等距的直线干涉条纹
本章学习要求：
1、理解获得相干光的方法，了解干涉条纹的定域性。
2、掌握条纹可见度的定义以及空间相干性、时间相干性和光源 振幅比对条纹可见度的影响。
3、掌握以杨氏干涉装置为典型的分波前法双光束干涉，熟悉光 强分布的计算，分析干涉条纹的特征，如条纹形状、位置及间 距等。
光的干涉.ppt
2.光的偏振
偏振现象
只有沿偏振片的“透振”方向“振动的光波才能通过偏振片”
结论
偏振现象表明,光是一种横波
偏振光的形成
(1)自然光通过偏振片后,得到偏振光 (2)自然光在介质表面反射时,反射光和折射光都是偏振光
偏振现象 的应用
(1)照相机镜头前装一片偏振滤光片 (2)电子表的液晶显示
检
检
如图甲所示,用单色光照射透明标准板M来检查平面N的上表面的 平滑情况,观察到的图像如图乙所示的条纹中的P和Q的情况,这说
要求： ①明确光的干涉的条件，明暗条纹的判断方法 ②明确△x=lλ/d物理量含义，并应用其求解物理量 ③区分干涉和衍射图样 ④了解薄膜干涉的应用
议
①上图为蓝光和红光分别通过双缝和单缝形成的图样，其中 蓝光经过双缝形成的图样是？
②右图两衍射图样分 别对应什么衍射？
③用某一单色光做双缝干涉实验时，已知双缝间距离为0.25 mm ，在距离双缝为1.2 m处的光屏上，测得5条亮纹间的距离为7.5 mm （1）求这种单色光的波长。 （2）若用这种单色光照射到增透膜上，已知增透膜对这种光的折 射率为1.3，则增透膜的厚度应取多少?
展
半径为R的圆形偏振片P的透振方向为竖直方向,一束横截面半径 略小于R的平行自然光正对着偏振片P照射后射到屏上,现以光的 传播方向为轴将偏振片P旋转,则在偏振片P旋转的过程中( ) 屏上出现圆形亮斑,亮度不变
偏振片是让特定方向的光透过只是相 对于光源亮度减弱； 偏振方向不是狭缝!
展
用氦氖激光器进行双缝干涉实验，已知使用的双缝间距离d， 双缝到屏的距离l，测得屏上干涉条纹中亮纹的间距是△x，氦 氖激光器发出的红光的波长λ 是多少？假如把整个装置放入折 射率是4/3的水中，这时屏上的条纹间距是多少？
光的干涉ppt
光的干涉ppt
xx年xx月xx日
contents
目录
• 光的干涉现象 • 光的干涉基本原理 • 实验方法和数据分析 • 实验结果和讨论 • 结论和展望
01
光的干涉现象
光的干涉定义
光的干涉是指两个或多个波源产生的光波在空间叠加时，形 成某些特定区域振动加强或减弱的现象。
干涉现象通常表现为明暗相间的条纹或色彩，称为干涉条纹 或干涉色彩。
通过本课程的学习，我们深入了解了光的干涉 基本概念、干涉原理、干涉仪器的使用以及干 涉现象在光学检测中的应用。
光的干涉在光学检测技术中具有重要的应用价 值，如光学表面检测、光学元件装配、光学薄 膜检测等领域。
展望未来
随着科学技术的发展，光的干涉技术的研究和应用 领域将不断扩大。
在未来，我们可能会看到更加先进的光学干涉仪器 和技术，如更高精度的干涉仪、更智能化的数据处
3
分析实验参数对干涉条纹特征的影响，如条纹 间距、亮度等。
02
光的干涉基本原理
双缝干涉
实验装置
双缝干涉实验中需要使用光源、双缝装置 和屏幕，光源发出的光经过双缝后形成两 束相干光，在屏幕上形成干涉条纹。
VS
干涉图样
双缝干涉的条纹呈现为明暗交替的平行条 纹，相邻条纹之间的距离为 $\Delta x = \frac{L}{d}\lambda$，其中 $L$ 为屏幕 到双缝的距离，$d$ 为双缝之间的距离， $\lambda$ 为光的波长。
离、微小角度等。
02
光学表面检测
干涉条纹可以用来检测光学表面的平整度和粗糙度，如检测光学镜片
的表面质量。
03
光学信息处理
干涉条纹可以用来进行光学信息处理，如全息技术、光学图像处理等
xx年xx月xx日
contents
目录
• 光的干涉现象 • 光的干涉基本原理 • 实验方法和数据分析 • 实验结果和讨论 • 结论和展望
01
光的干涉现象
光的干涉定义
光的干涉是指两个或多个波源产生的光波在空间叠加时，形 成某些特定区域振动加强或减弱的现象。
干涉现象通常表现为明暗相间的条纹或色彩，称为干涉条纹 或干涉色彩。
通过本课程的学习，我们深入了解了光的干涉 基本概念、干涉原理、干涉仪器的使用以及干 涉现象在光学检测中的应用。
光的干涉在光学检测技术中具有重要的应用价 值，如光学表面检测、光学元件装配、光学薄 膜检测等领域。
展望未来
随着科学技术的发展，光的干涉技术的研究和应用 领域将不断扩大。
在未来，我们可能会看到更加先进的光学干涉仪器 和技术，如更高精度的干涉仪、更智能化的数据处
3
分析实验参数对干涉条纹特征的影响，如条纹 间距、亮度等。
02
光的干涉基本原理
双缝干涉
实验装置
双缝干涉实验中需要使用光源、双缝装置 和屏幕，光源发出的光经过双缝后形成两 束相干光，在屏幕上形成干涉条纹。
VS
干涉图样
双缝干涉的条纹呈现为明暗交替的平行条 纹，相邻条纹之间的距离为 $\Delta x = \frac{L}{d}\lambda$，其中 $L$ 为屏幕 到双缝的距离，$d$ 为双缝之间的距离， $\lambda$ 为光的波长。
离、微小角度等。
02
光学表面检测
干涉条纹可以用来检测光学表面的平整度和粗糙度，如检测光学镜片
的表面质量。
03
光学信息处理
干涉条纹可以用来进行光学信息处理，如全息技术、光学图像处理等
光的干涉 课件ppt(共29张PPT)
1、什么是干涉条纹的间距?
(k=1,2,3,等）
亮纹
暗纹
结论：
表达式： 亮纹：光程差 δ =kλ（ k=0，1，2，等） 暗纹：光程差 δ =（2k-1)λ/2 (k=1,2,3,等）
三、干涉条纹的间距与哪些因素有关?
1、什么是干涉条纹的间距?
双缝 S1
屏幕
△x
S2
△x
★条纹间距的含义：亮纹或 暗纹之间的距离总是相等的， 亮纹和亮纹之间的距离或暗 纹和暗纹之间的距离叫做条 纹间距。
★我们所说的亮纹是指最 亮的地方，暗纹是最暗的地 方，从最亮到最暗有一个过 渡，条纹间距实际上是最亮 和最亮或最暗和最暗之间的 距离。
三、干涉条纹的间距与哪些因素有关?
2、干涉条纹的间距与哪些因素有关?
双缝
屏幕
S1
d
L
S2
重做干涉实验，并定性寻找规律．
①d、λ不变，只改变屏与缝之 间的距离L——L越大，条纹间距越
白光的干涉图样是什么样？ 【学生实验】观察白炽灯光的干涉。
①明暗相间的彩色条纹； ②中央为白色亮条纹； ③干涉条纹是以中央亮纹为对称点排列的； ④在每条彩色亮纹中红光总是在外缘，紫光在内线。
一、光的干涉现象---杨氏干涉实验
二、运用光的波动理论进行分析 三、干涉条纹的间距与哪些因素有关
四、波长和频率
由于从S1S2发出的光是振动情况完全相同，又经过 相同的路程到达P点，其中一条光传来的是波峰，另
（1）形成明暗相间的条纹
一条传来的也一定是波峰，其中一条光传来的是波
谷，另一条传来的也一定是波谷，确信在P点激起的
振动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，P点总是振动加强的地方，故应出现 亮纹，这一条亮纹叫中央亮纹。
(k=1,2,3,等）
亮纹
暗纹
结论：
表达式： 亮纹：光程差 δ =kλ（ k=0，1，2，等） 暗纹：光程差 δ =（2k-1)λ/2 (k=1,2,3,等）
三、干涉条纹的间距与哪些因素有关?
1、什么是干涉条纹的间距?
双缝 S1
屏幕
△x
S2
△x
★条纹间距的含义：亮纹或 暗纹之间的距离总是相等的， 亮纹和亮纹之间的距离或暗 纹和暗纹之间的距离叫做条 纹间距。
★我们所说的亮纹是指最 亮的地方，暗纹是最暗的地 方，从最亮到最暗有一个过 渡，条纹间距实际上是最亮 和最亮或最暗和最暗之间的 距离。
三、干涉条纹的间距与哪些因素有关?
2、干涉条纹的间距与哪些因素有关?
双缝
屏幕
S1
d
L
S2
重做干涉实验，并定性寻找规律．
①d、λ不变，只改变屏与缝之 间的距离L——L越大，条纹间距越
白光的干涉图样是什么样？ 【学生实验】观察白炽灯光的干涉。
①明暗相间的彩色条纹； ②中央为白色亮条纹； ③干涉条纹是以中央亮纹为对称点排列的； ④在每条彩色亮纹中红光总是在外缘，紫光在内线。
一、光的干涉现象---杨氏干涉实验
二、运用光的波动理论进行分析 三、干涉条纹的间距与哪些因素有关
四、波长和频率
由于从S1S2发出的光是振动情况完全相同，又经过 相同的路程到达P点，其中一条光传来的是波峰，另
（1）形成明暗相间的条纹
一条传来的也一定是波峰，其中一条光传来的是波
谷，另一条传来的也一定是波谷，确信在P点激起的
振动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，P点总是振动加强的地方，故应出现 亮纹，这一条亮纹叫中央亮纹。
光的干涉(共30张PPT)
r1
激光束
S 四、明（暗）条纹的间距
（2）当路程差为半波长的奇数倍时，形成暗条纹。 1
室内的白炽灯是各种独立的光源，不符合产生干涉的条件。 光的干涉
do 通过实验初步认识薄膜干涉现象，了解其应用。
r2
1、产生稳定干涉的条件：两列光的频率（颜色）相同。
S M 四、明（暗）条纹的间距
D．单色光f1照射时出现暗条纹,单色光f2照射时出现明条2纹
后面的屏上观察光的干涉情 况。
新课内容
二、双缝干涉图样
单色光
白光
新课内容
二、双缝干涉图样
图样有何特征？
屏
单色激光束
暗条纹的中心线
S1
暗条纹的中心线
亮条纹的中心线
S2
亮条纹的中心线
中央亮条纹
双缝
明暗相间
条纹等间距
思考讨论：光屏上何处出现亮条纹？何处出现暗条纹？
单色激光束
新课内容
三、决定明暗条纹的条件
第十三章 光
肥皂泡呈现五颜六色的原因是什么？
第3节
光的干涉
学习目标
1．通过实验观察认识光的干涉现象，知道干涉现象是光的波动性证 据。 2．理解光的双缝干涉现象的产生原理。知道光屏上出现亮条纹和暗 条纹的条件。
3.掌握明条纹（或暗条纹）间距的计算公式及推导过程。
4.观察双缝干涉图样，掌握实验方法。
5.通过实验初步认识薄膜干涉现象，了解其应用。
x l
d
新课内容
五、光的干涉应用
1.薄膜干涉---肥皂泡上的彩色条纹
此处发 生干涉 现象
空气
a b
S
B
A
薄膜
薄膜前后两个面的反 射光发生了干涉
《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。
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。
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研究光的波动特性： 干涉、衍射、偏振
§17-1 光的单色性和相干性
一.光源 1.定义：发光体称为光源。
2.可见光是电磁波谱的一个组成部分,
其波长范围为：4000
A
~
7600
A
光波：4.31014 7.5的10电14 H磁z 波
色散：红橙黄绿青蓝紫
单色光：具有单一频率的光波
3.光源的分类 按光的激发方法分为：热光源和冷
B
i
2etg
n1
sin i
根据折射定律
2n2
e
cos
n1 sin i
2n1etg
n2
sin
sin i
2
2n2e (1 sin2 )
cos
2
2n2ecos 2
n2 cos n2 1 sin 2 n22 n12 sin2 i
2e
n22
n12
sin 2
i
2
明、暗区条件
' 2e
n22 k
n12 sin 2 i 0,1,2
(2k
k
1)
2
---明 ---暗
反射光和透射光互补，反射光干涉
加强时，透射光干涉减弱。
[例2]在白光下，观察一层折射率为
1.30的薄油膜，若观察方向与油膜
表面法线成300角时，可看到油膜呈
蓝色(波长为480nm), 试求油膜的最
小厚度，如果从法向观察，反射光呈
(2)冷光源发光特点：利用化学能、 电能或光能激发的光源。
4.相干性
两个独立的光源发出的光或同一光 源的两部分发出的光都不是相干光 同一原子同一次发出的光在空间相 遇时是相干光
二.相干光的获得方法 分波阵面法：从同一波阵面上取出
两部分作为相干光源。 如杨氏双缝实验
分振幅法：利用光在两种介质分界 面上的反射光和透射光作为相干光
如薄膜干涉
§17-2 双缝干涉
一.杨氏双缝实验 1.装置原理
S1
Sd
S2
2.干涉明暗条纹的位置
P
S 波程差
r1
S1
d
r2
S2
r2 r1
D
x
0
r2
r1
d sin
dtg
d
x D
d
x D
k
(2k 1)
2
极大
极小
可得干涉明暗条纹的位置
x
k D
d
2k 1
D
2d
其中 k 0, 1, 2, 3
明纹 暗纹
3.讨论：
对应于k=0的明纹称为中央明纹, 对应于k=1, k=2,称为第一级, 第
二级，明纹
相邻两明(或暗)纹的间距
----明暗相间的等间隔条纹
一定时
d 或D d 或D
x ----条纹变稀疏 x ----条纹变密集
d和D一定时
x
x
白光照射：中央明纹为白色，其它 各级为彩色，内紫外红
屏幕
透镜
S
反射板
ii
薄膜
屏幕
透镜
S
反射板
ii
薄膜
e增大，则k增大，圆环中心处有圆 环冒出；e减小，则k减小，圆环中
心处有圆环吞入。
垂直入射时有
2n2e
2
k
(2k 1)
2
----明 ----暗
2.透射光干涉
C
n1
光程差
e
B
' 2e n22 n12 sin 2 i
n2 n1 n1
透射光明、暗区条件
k
2k
1
2
讨论：
k 1,2, ----明
k 0,1,2,----暗
由 知(i，) 光程差是入射角的函数
，即光源不同位置发出的光，只要倾
角相同，均对应同一干涉级k。
----等倾干涉
等倾干涉条纹是 一组明暗相间的同 心圆环，圆环分布 内疏外密；半径大
的圆环对应的i大， 而干涉级k低。
S
ii
i
i
λ=6.32810－7m的光照射,发现中
央明纹向上移动了5条,求薄膜厚度。
解：P点为放入薄膜 x 后中央明纹的位置 S1
d
r1
P
r2
r2 (r1 x nx) 0 S2
0
又因P点是未放薄膜时第N级的位置
r2 r1 N
可得：
x N
n 1
x
S1
d
r1
P
r2
0
S2
5 6.328107 5.46106 m
中
r vt
nn nr
意义：将媒质中的路程折算成真空 中的路程，以便比较。
光程差： n2r2 n1r1 相位差： 2
r1 n1 r2 n2
：光在真空中的波长
[补例]如图,在S2P间插入折射率为n、 厚度为e的媒质。求:(1)光由S1、S2 到P的相位差Δφ;(2)若未放媒质时,x
1.58 1
另解： 光程差每改变一个，条纹移动一条
因r2光程未变，r1改变了(n-1)x
(n 1)x N
x N 5.46106 m
n 1
§17-4 薄膜干涉---等倾条纹
一.薄膜干涉
1.反射光干涉
iD
n1
光程差
e
A
C n2 n1
2n2 AB e
AB
cos
n1
AD
2
AD ACsin
处为明纹,问放置媒质后,该条纹向哪
个方向移动？
p
S1
r1
n
r2
S2
e
二.透镜的等光程性
AF和CF在空气 A
中传播距离长，在 透镜中传播的距离
B
F
短BF则相反
C
AF、CF和BF的光程相等，它们会 聚在F点，形成亮点
透镜不会引起附加的光程差。
[例1]在杨氏双缝实验中,用折射率
n=1.58的透明薄膜盖在上缝上,并用
的单色光照射，求十条干涉明纹之间 的距离；(2)以白光照射，出现彩色 干涉条纹，求第二级光谱的宽度。
二.菲涅耳双面镜实验
等效为两个虚光源光的干涉
----明暗条纹分布与杨
S
氏双缝实验相同
S1
M1
E
A
C
S2
B
M2
三.洛埃镜实验 光在镜面反射时有半波损失
----结果与杨氏双缝实验相反
E'
E
S1
S2
M
? 暗纹
§17-3 光程与光程差
一.光程
设c为光在真空中的传播速度，v为 光在折射率为n的媒质中的传播速度
由折射率定义 n c v
t时间内，光在介质中传播的距离
r vt c t
n
t时间内，光在真空中传播的距离
ct nr
光程：光在某一媒质中走过的几何
路程r与该媒质折射率n的乘积nr。
n
介
真
质
空
中
光源
(1)热光源发光特点 激发态上电子的寿命
~ 1011 108 s 发光持续时间 ~ 108 s 激发 辐射
发光是间歇的光波 列 ----长度有限、频率一定、振
动方向一定的光波
不同原子激发、辐射时彼此没有联 系
----同一时刻各原子发出光波的 频率、振动方向和相位各不相 同
同一原子不同时刻所发出的波列， 振动方向和相位各不相同。
光强分布
6
I I1 I2 2 I1I2 cos 4
----I1、I2为两相干光
2
I
单独在P点处的光
0
强
2
若 I1 ，I2则
4
明纹光强 Imax 4I1
6
暗纹光强 Imin 0
[补例]在杨氏双缝干涉实验中，设两
缝间距d=0.2mm， 屏缝间距 D=100cm。(1)以波长为589.0nm
§17-1 光的单色性和相干性
一.光源 1.定义：发光体称为光源。
2.可见光是电磁波谱的一个组成部分,
其波长范围为：4000
A
~
7600
A
光波：4.31014 7.5的10电14 H磁z 波
色散：红橙黄绿青蓝紫
单色光：具有单一频率的光波
3.光源的分类 按光的激发方法分为：热光源和冷
B
i
2etg
n1
sin i
根据折射定律
2n2
e
cos
n1 sin i
2n1etg
n2
sin
sin i
2
2n2e (1 sin2 )
cos
2
2n2ecos 2
n2 cos n2 1 sin 2 n22 n12 sin2 i
2e
n22
n12
sin 2
i
2
明、暗区条件
' 2e
n22 k
n12 sin 2 i 0,1,2
(2k
k
1)
2
---明 ---暗
反射光和透射光互补，反射光干涉
加强时，透射光干涉减弱。
[例2]在白光下，观察一层折射率为
1.30的薄油膜，若观察方向与油膜
表面法线成300角时，可看到油膜呈
蓝色(波长为480nm), 试求油膜的最
小厚度，如果从法向观察，反射光呈
(2)冷光源发光特点：利用化学能、 电能或光能激发的光源。
4.相干性
两个独立的光源发出的光或同一光 源的两部分发出的光都不是相干光 同一原子同一次发出的光在空间相 遇时是相干光
二.相干光的获得方法 分波阵面法：从同一波阵面上取出
两部分作为相干光源。 如杨氏双缝实验
分振幅法：利用光在两种介质分界 面上的反射光和透射光作为相干光
如薄膜干涉
§17-2 双缝干涉
一.杨氏双缝实验 1.装置原理
S1
Sd
S2
2.干涉明暗条纹的位置
P
S 波程差
r1
S1
d
r2
S2
r2 r1
D
x
0
r2
r1
d sin
dtg
d
x D
d
x D
k
(2k 1)
2
极大
极小
可得干涉明暗条纹的位置
x
k D
d
2k 1
D
2d
其中 k 0, 1, 2, 3
明纹 暗纹
3.讨论：
对应于k=0的明纹称为中央明纹, 对应于k=1, k=2,称为第一级, 第
二级，明纹
相邻两明(或暗)纹的间距
----明暗相间的等间隔条纹
一定时
d 或D d 或D
x ----条纹变稀疏 x ----条纹变密集
d和D一定时
x
x
白光照射：中央明纹为白色，其它 各级为彩色，内紫外红
屏幕
透镜
S
反射板
ii
薄膜
屏幕
透镜
S
反射板
ii
薄膜
e增大，则k增大，圆环中心处有圆 环冒出；e减小，则k减小，圆环中
心处有圆环吞入。
垂直入射时有
2n2e
2
k
(2k 1)
2
----明 ----暗
2.透射光干涉
C
n1
光程差
e
B
' 2e n22 n12 sin 2 i
n2 n1 n1
透射光明、暗区条件
k
2k
1
2
讨论：
k 1,2, ----明
k 0,1,2,----暗
由 知(i，) 光程差是入射角的函数
，即光源不同位置发出的光，只要倾
角相同，均对应同一干涉级k。
----等倾干涉
等倾干涉条纹是 一组明暗相间的同 心圆环，圆环分布 内疏外密；半径大
的圆环对应的i大， 而干涉级k低。
S
ii
i
i
λ=6.32810－7m的光照射,发现中
央明纹向上移动了5条,求薄膜厚度。
解：P点为放入薄膜 x 后中央明纹的位置 S1
d
r1
P
r2
r2 (r1 x nx) 0 S2
0
又因P点是未放薄膜时第N级的位置
r2 r1 N
可得：
x N
n 1
x
S1
d
r1
P
r2
0
S2
5 6.328107 5.46106 m
中
r vt
nn nr
意义：将媒质中的路程折算成真空 中的路程，以便比较。
光程差： n2r2 n1r1 相位差： 2
r1 n1 r2 n2
：光在真空中的波长
[补例]如图,在S2P间插入折射率为n、 厚度为e的媒质。求:(1)光由S1、S2 到P的相位差Δφ;(2)若未放媒质时,x
1.58 1
另解： 光程差每改变一个，条纹移动一条
因r2光程未变，r1改变了(n-1)x
(n 1)x N
x N 5.46106 m
n 1
§17-4 薄膜干涉---等倾条纹
一.薄膜干涉
1.反射光干涉
iD
n1
光程差
e
A
C n2 n1
2n2 AB e
AB
cos
n1
AD
2
AD ACsin
处为明纹,问放置媒质后,该条纹向哪
个方向移动？
p
S1
r1
n
r2
S2
e
二.透镜的等光程性
AF和CF在空气 A
中传播距离长，在 透镜中传播的距离
B
F
短BF则相反
C
AF、CF和BF的光程相等，它们会 聚在F点，形成亮点
透镜不会引起附加的光程差。
[例1]在杨氏双缝实验中,用折射率
n=1.58的透明薄膜盖在上缝上,并用
的单色光照射，求十条干涉明纹之间 的距离；(2)以白光照射，出现彩色 干涉条纹，求第二级光谱的宽度。
二.菲涅耳双面镜实验
等效为两个虚光源光的干涉
----明暗条纹分布与杨
S
氏双缝实验相同
S1
M1
E
A
C
S2
B
M2
三.洛埃镜实验 光在镜面反射时有半波损失
----结果与杨氏双缝实验相反
E'
E
S1
S2
M
? 暗纹
§17-3 光程与光程差
一.光程
设c为光在真空中的传播速度，v为 光在折射率为n的媒质中的传播速度
由折射率定义 n c v
t时间内，光在介质中传播的距离
r vt c t
n
t时间内，光在真空中传播的距离
ct nr
光程：光在某一媒质中走过的几何
路程r与该媒质折射率n的乘积nr。
n
介
真
质
空
中
光源
(1)热光源发光特点 激发态上电子的寿命
~ 1011 108 s 发光持续时间 ~ 108 s 激发 辐射
发光是间歇的光波 列 ----长度有限、频率一定、振
动方向一定的光波
不同原子激发、辐射时彼此没有联 系
----同一时刻各原子发出光波的 频率、振动方向和相位各不相 同
同一原子不同时刻所发出的波列， 振动方向和相位各不相同。
光强分布
6
I I1 I2 2 I1I2 cos 4
----I1、I2为两相干光
2
I
单独在P点处的光
0
强
2
若 I1 ，I2则
4
明纹光强 Imax 4I1
6
暗纹光强 Imin 0
[补例]在杨氏双缝干涉实验中，设两
缝间距d=0.2mm， 屏缝间距 D=100cm。(1)以波长为589.0nm