第一章 光的干涉要点
高中物理光的干涉知识点总结
高中物理光的干涉知识点总结
光的干涉是光学中的一个重要概念,涉及到干涉现象的原理、种类、特征和应用等方面。
以下是高中物理光的干涉知识点总结:
1. 光的干涉原理
干涉原理是指两个或多个相干光源发出的光在某些情况下会发
生干涉现象。
干涉现象是由光的相干性引起的,当两个或多个光源发出的光相互接近时,它们就会干涉在一起,形成干涉条纹。
2. 干涉条纹的种类
干涉条纹的种类有:干涉衍射条纹、干涉屏散条纹、干涉筛法条纹、干涉干涉条纹等。
其中,干涉衍射条纹是最为普遍的干涉条纹类型,它是由于干涉仪本身的结构所引起的。
3. 干涉仪
干涉仪是一种利用干涉原理进行实验的工具,常见的干涉仪有干涉仪、单色干涉仪、干涉显微镜等。
干涉仪可以用来测量光的波长、频率、相位等参数,从而实现对光的深入探究。
4. 干涉条纹的特征
干涉条纹的特征包括:
- 干涉条纹具有重复性:相同频率的光在一起会产生干涉条纹,
不同频率的光在一起也会产生干涉条纹,条纹的频率会重复。
- 干涉条纹具有干涉斑:当光源不同的时候,产生的干涉斑大小
不同,干涉条纹的形态也不同。
- 干涉条纹具有随机性:干涉条纹的形态和位置取决于光源的位
置和时间。
5. 干涉的应用
干涉现象在科学研究和实际应用中有着广泛的应用,例如: - 利用干涉现象测量光的频率和波长
- 利用干涉现象分析光的干涉和衍射现象
- 利用干涉现象制作光纤通信和光学传感器等。
光的干涉》教案新人教选修
《光的干涉》教案-新人教选修第一章：光的干涉现象1.1 教学目标1. 了解干涉现象的定义和特点；2. 掌握干涉现象的产生条件；3. 理解双缝干涉和单缝衍射的区别与联系。
1.2 教学内容1. 干涉现象的定义和特点；2. 干涉现象的产生条件；3. 双缝干涉和单缝衍射的原理及现象。
1.3 教学方法采用多媒体演示和实验观察相结合的方式，让学生直观地理解干涉现象。
1.4 教学步骤1. 引入干涉现象的概念，展示相关图片或视频；2. 讲解干涉现象的产生条件，引导学生思考；3. 通过实验演示双缝干涉和单缝衍射现象，让学生观察并记录结果；4. 分析双缝干涉和单缝衍射的原理，引导学生进行对比总结。
1.5 课后作业1. 复习干涉现象的定义和特点；2. 思考干涉现象在实际应用中的例子。
第二章：双缝干涉实验2.1 教学目标1. 掌握双缝干涉实验的原理；2. 学会调节实验装置，进行双缝干涉实验；3. 能够解释双缝干涉条纹的间距与波长的关系。
2.2 教学内容1. 双缝干涉实验的原理；2. 双缝干涉实验的操作步骤；3. 双缝干涉条纹的间距与波长的关系。
2.3 教学方法通过实验演示和数据分析，让学生深入理解双缝干涉实验的原理和结果。
2.4 教学步骤1. 复习双缝干涉实验的原理，展示相关图片或视频；2. 指导学生操作实验装置，进行双缝干涉实验；3. 引导学生观察并记录双缝干涉条纹的间距；4. 分析双缝干涉条纹的间距与波长的关系，引导学生进行数据处理和总结。
2.5 课后作业1. 复习双缝干涉实验的原理和操作步骤；2. 思考双缝干涉条纹的间距与波长的关系在实际应用中的例子。
第三章：单缝衍射实验3.1 教学目标1. 掌握单缝衍射实验的原理；2. 学会调节实验装置，进行单缝衍射实验；3. 能够解释单缝衍射条纹的形状和宽度。
3.2 教学内容1. 单缝衍射实验的原理；2. 单缝衍射实验的操作步骤；3. 单缝衍射条纹的形状和宽度。
3.3 教学方法通过实验演示和数据分析，让学生深入理解单缝衍射实验的原理和结果。
光的干涉》教案新人教选修
光的干涉》教案-新人教选修第一章：光的干涉现象一、教学目标：1. 让学生了解干涉现象的定义和特点。
2. 让学生掌握双缝干涉和单缝衍射的原理。
3. 培养学生的实验操作能力和观察能力。
二、教学内容：1. 干涉现象的定义和特点。
2. 双缝干涉的原理和公式。
3. 单缝衍射的原理和公式。
4. 干涉现象在现实生活中的应用。
三、教学重点：1. 双缝干涉和单缝衍射的原理。
2. 干涉现象的应用。
四、教学难点：1. 双缝干涉和单缝衍射的公式的推导。
五、教学方法：1. 讲授法：讲解干涉现象的定义、特点和原理。
2. 实验法：观察双缝干涉和单缝衍射的实验现象。
3. 讨论法：分析干涉现象在现实生活中的应用。
六、教学步骤：1. 引入：通过展示干涉现象的图片，引导学生思考干涉现象的定义和特点。
2. 讲解：详细讲解双缝干涉和单缝衍射的原理和公式。
3. 实验：安排学生进行双缝干涉和单缝衍射的实验操作，观察实验现象。
4. 应用：分析干涉现象在现实生活中的应用，如光学滤波器、干涉仪等。
5. 总结：归纳本节课的主要内容和知识点。
第二章：双缝干涉一、教学目标：1. 让学生掌握双缝干涉的原理和公式。
2. 培养学生的实验操作能力和观察能力。
3. 培养学生的分析问题和解决问题的能力。
二、教学内容：1. 双缝干涉的原理。
2. 双缝干涉的公式的推导和解释。
3. 双缝干涉实验的操作步骤和注意事项。
4. 双缝干涉现象在现实生活中的应用。
三、教学重点：1. 双缝干涉的原理和公式。
2. 双缝干涉实验的操作步骤和注意事项。
四、教学难点：1. 双缝干涉公式的推导和解释。
五、教学方法：1. 讲授法：讲解双缝干涉的原理和公式。
2. 实验法：进行双缝干涉实验，观察实验现象。
3. 讨论法：分析双缝干涉现象在现实生活中的应用。
六、教学步骤：1. 引入：通过展示双缝干涉的图片，引导学生思考双缝干涉的原理。
2. 讲解：详细讲解双缝干涉的原理和公式。
3. 实验：安排学生进行双缝干涉实验操作，观察实验现象。
《大学物理(上)》光的干涉
20
万物之美 科学之理
目录
第一节 光源 光波 光的相干性 第二节 光波的叠加 光程与光程差 第三节 分波阵面干涉 第四节 分振幅干涉 第五节 迈克尔逊干涉仪 第六节 迈克尔逊干涉仪
第三节 分波阵面干涉
杨氏双缝干涉实验
实验现象
s1
S
s2
明条纹位置 明条纹位置 明条纹位置
42
第四节 分振幅干涉
43
第四节 分振幅干涉
练一练 观察 n=1.33 的薄油膜的反射光，它呈波长为 500nm 的绿光， 且这时法线和视线夹角 i=45o
求 （1）膜的最小厚度
i
（2）若垂直观察，此膜呈何种颜色
d
解 （1） 绿光干涉相长
数据代入（k=1）： （2） 垂直观察
深黄色
44
第四节 分振幅干涉
P
S1
r2 d
x
2
1
0
I
S2
D
1
x
2
25
第三节 分波阵面干涉
讨论
D、d 一定时， x 或 x
若用白光照射双缝，屏上中心明纹仍为白色，两侧对称分布各级紫内红 外的彩色条纹。更高级次的彩色条纹可能会发生重叠 。
0
1
2
3
0 1 23 4
中央明纹
3
2
1
0
1
2
3
26
第三节 分波阵面干涉 洛埃镜
M
S1 •
5
第一节 光源 光波 光的相干性
光波
1、颜色与光波
光色 波长(nm)
可
红
760~622
见
光 七
第一章光干涉
光程差为两束光的光程之差。
L2 L1 n2r2 n1r1
例 在相同的时间内，一束波长为的单色光在空气中
和在玻璃中
（A）传播的路程相等，走过的光程相等。
（B）传播的路程相等，走过的光程不相等。
（C）传播的路程不相等，走过的光程相等。
（D）传播的路程不相等，走过的光程不相等。
解：光在某媒质中的几何路程r与该媒质的折射率n的乘积 nr
r2
r1
(2 j 1)
2
(暗纹)
相长
r r 常量，干涉花相样长 为双叶螺旋双 曲面
2
1
同级条纹为旋 转双曲面
相长
如果是双缝干涉，则 相长
屏上条纹是直纹。
相长 如果s1s2相差不恒定, 则条纹是高速变化。 相长 无条纹.
1.3 分波面
双光束干涉
p
分波面法(杨氏)
S*
分振幅法
S*
分振动面法(5.9)
r2
s2
E1 A01 cos[t 10]
E2 A02 cos[t 20] s1
r1
P
r2
两波传至P点，引起两个振动：
s2
E1 p
A01
cos[(t
r1 ) v1
10 ]
E2 p
A02
cos[(t
r2 v2
) 20 ]
1
2
( r2
v2
r1 v1
)
(10
20 )
( r2
v2
r1 v1
) (10
二、干涉图样的形成：
then: I A2 A2 A2 2A A cos
1
2
12
2
1
第一章 光的干涉
光波 反射、折射、干涉、衍射和偏振 且满足反射、折射定律 真空中： C=3×105km/s 横波：
二、介质中的光波与电磁波
电磁波速度： v c
r r
n
……① 其中,εr为相对介电系数，μr为相对磁导
率,c为真空中的光速 ……② n为介质折射率
光波速度： v c
比较①、②两式可得：
n r r
所以，亦称为光矢。光波存在的空间称为光场。
四、可见光：
1、定义：能够被人眼感受到的电磁波，称为可见光。 2、频率范围：7.5×1014HZ～4.1×1014HZ 波长范围：390nm ～760nm 3、频率与颜色一一对应 4、可见光波谱： 波长：长 红外线 频率：低 红 橙 黄 绿 青 蓝 紫 高 紫外线 短 v=C/
0
1
2 cos2 1 dt 0 I A12 A2
此时，合振动的平均强度为两分振动强度之和，这 种叠加为非相干叠加。
综上所述：
A：只要两振动的位相差（φ2-φ1）在某点始终保持不变，则合振动的平 均强度可 大于、小于分振动强度之和。因此，在较长的观察时间内就
可观察到整个空间 稳定的干涉花样（强度的非均匀分布)，相干叠加。
r0 y y j 1 y j d 与j无关 等间距, 明暗条纹均适用
d 2 由 : sin tg 且 : sin r0 2 2 2 2 d 得 : 代入间距公式有: y r0 对一定的单色光波 (一定), y 1
位相差 与 和02 01 有关.
2、光程Δ 、光程差δ
定义：介质折射率与光波在该介质中所通过的路程的乘积，称为光程，用Δ表示；
nr 光程差 n2 r2 n1r 1 讨论：①当光在真空中传播时，n=n =n =1此时 r r2 r1
姚启钧光学课件第一章
原子能级及发光跃迁
基态
激发态
= ΔE/h
原子从高能量的激发态， 返回到较低能量状态时，就把 多余的能量以光波的形式辐射 出来。
能级跃迁辐射
波列
L
波列长L = c
称为相干时间
1.3 分波面双光束干涉
光学
1）普通光源:自发辐射
不同原子同一时刻发出的光波列独立
1.1 波动的独立性、叠加性和相干性
光学
3．相干叠加
干涉相长
干涉相消
如果相位差为其他值，合振动的强度介于Imax和Imin之间。
1.1 波动的独立性、叠加性和相干性
光学
若A1＝A2，则
根据前后的分析，可以得到两列或两列以上的波在空间一点相遇能产生干涉(或相干叠加)的条件为：
*
E⊥H v方向：是E×H 的方向
E
H
v
光学
4．光波是横波（电磁波是横波）
电场强度、磁场强度及光的传播方向三者符合右手螺旋法则。
由维纳实验的理论分析可以证明，对人的眼睛或感光仪器起作用的是电场强度。
因此，我们所说的光波中的振动矢量通常指的是电场度 .
1.0 光的电磁理论
光学
1.1 波动的独立性、叠加性和相干性
1.1 波动的独立性、叠加性和相干性
光学
对光波的叠加就是光波中的电场矢量在空间某点的振动的合成。
3．干涉：如果两波频率相同，在观察时间内波动不中断，而且在相遇处振动方向几乎沿着同一直线，那么它们叠加后产生的合振动可能在有些地方加强，在有些地方减弱。这 一强度按空间周期性变化的现象称为干涉。 4．干涉图样：叠加区域内振动强度的非均匀分布就是干涉图样（干涉花样，干涉图）。
高中物理光的干涉知识点
高中物理光的干涉知识点光的干涉一课教材篇幅少,现象观察不易,教学难度较大。
为了加深学生对光的干涉现象与本质的理解，下面是店铺给大家带来的高中物理光的干涉知识点，希望对你有帮助。
高中物理光的干涉知识点归纳1.双缝干涉(1)两列光波在空间相遇时发生叠加,在某些区域总加强,在另外一些区域总减弱,从而出现亮暗相间的条纹的现象叫光的干涉现象.(2)产生干涉的条件两个振动情况总是相同的波源叫相干波源,只有相干波源发出的光互相叠加,才能产生干涉现象,在屏上出现稳定的亮暗相间的条纹.(3)双缝干涉实验规律①双缝干涉实验中,光屏上某点到相干光源、的路程之差为光程差,记为 .若光程差是波长λ的整倍数,即(n=0,1,2,3…)P点将出现亮条纹;若光程差是半波长的奇数倍(n=0,1,2,3…),P点将出现暗条纹.②屏上和双缝、距离相等的点,若用单色光实验该点是亮条纹(中央条纹),若用白光实验该点是白色的亮条纹。
③若用单色光实验,在屏上得到明暗相间的条纹;若用白光实验,中央是白色条纹,两侧是彩色条纹。
④屏上明暗条纹之间的距离总是相等的,其距离大小与双缝之间距离d.双缝到屏的距离及光的波长λ有关,即 .在和d不变的情况下,和波长λ成正比,应用该式可测光波的波长λ.⑤用同一实验装置做干涉实验,红光干涉条纹的间距最大,紫光干涉条纹间距最小。
2.薄膜干涉(1)薄膜干涉的成因：由薄膜的前、后表面反射的两列光波叠加而成,劈形薄膜干涉可产生平行相间的条纹。
(2)薄膜干涉的应用①增透膜：透镜和棱镜表面的增透膜的厚度是入射光在薄膜中波长的.②检查平整程度：待检平面和标准平面之间的楔形空气薄膜,用单色光进行照射,入射光从空气膜的上、下表面反射出两列光波,形成干涉条纹,待检平面若是平的,空气膜厚度相同的各点就位于一条直线上,干涉条纹是平行的;反之,干涉条纹有弯曲现象。
光的干涉教案文件
光的干涉教案文件第一章：光的干涉现象简介1.1 光的基本概念：光的传播、反射、折射和衍射。
1.2 干涉现象的定义：当两束或多束相干光波重叠时，它们在空间中产生明暗相间的干涉条纹。
1.3 干涉现象的产生条件：相干光的来源、相干光的叠加、光的传播路径差。
第二章：双缝干涉实验2.1 双缝干涉实验的原理：光通过两个狭缝后，形成干涉条纹。
2.2 双缝干涉实验的装置：狭缝、屏幕、光源。
2.3 双缝干涉实验的操作步骤：调整狭缝间距、观察干涉条纹、测量干涉条纹间距。
2.4 双缝干涉实验的结果：干涉条纹的形状、间距与狭缝间距的关系。
第三章：单缝衍射实验3.1 单缝衍射实验的原理：光通过一个狭缝后，形成衍射图样。
3.2 单缝衍射实验的装置：狭缝、屏幕、光源。
3.3 单缝衍射实验的操作步骤：调整狭缝宽度、观察衍射图样、测量衍射角。
3.4 单缝衍射实验的结果：衍射角度、衍射条纹宽度与狭缝宽度的关系。
第四章：薄膜干涉现象4.1 薄膜干涉现象的原理：光在薄膜上下表面反射形成的干涉。
4.2 薄膜干涉现象的观察：通过观察光的干涉条纹、色彩变化来研究薄膜厚度、折射率等参数。
4.3 薄膜干涉现象的应用：光学滤光片、增透膜、反射镜等。
4.4 薄膜干涉现象的实验操作：制备薄膜、观察干涉现象、测量干涉条纹。
第五章：光的干涉现象在现代技术中的应用5.1 激光干涉仪：利用干涉原理测量长度、角度等物理量的高精度仪器。
5.2 干涉显微镜：利用干涉原理观察微小物体的高分辨率显微镜。
5.3 光纤通信：利用光的全反射和干涉原理实现高速、长距离的信息传输。
5.4 光学薄膜技术：利用干涉原理制备具有特定光学性能的薄膜材料。
第六章：迈克尔逊干涉仪6.1 迈克尔逊干涉仪的原理：利用两个反射镜反射光线相互干涉的原理。
6.2 迈克尔逊干涉仪的构造：光源、分束器、反射镜、合束器、观察屏。
6.3 迈克尔逊干涉仪的操作步骤：调整反射镜位置、观察干涉条纹、测量干涉条纹变化。
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。
大学物理光的干涉
n2 1.38
d
n3 1.5
2n 2 d (2k 1) / 2 k 1 2n2 d k
3 7 d 2.982 10 m 4n 2 1 855 nm
k 2 2 412 .5nm k 3 可见光波长范围 400~760nm
波长412.5nm的可见光有增反。
菲涅耳具体提出
波面S
r
dS
各次波在P点引起的 p 合振动由光程差确定
n
1 dA r
dA dS,
并 认 为
且dA随 的增大而减小，
107 .2 n 1 1.0002927 2d 迈克耳孙干涉仪的两臂中便于插放待测样 品，由条纹的变化测量有关参数。精度高。
思考题： 用波长为 的 平行单色光垂直照射图 中所示的装置，观察空 气薄膜上下表面反射光 形成的等厚干涉条纹． 试在装置图下方的方框 内画出相应的干涉条纹 ，只画暗条纹，表示出 它们的形状，条数和疏 密．
则 e
d
l
n
2. 工件表面的凹凸
h
2
h tg
2 2
盯住某一点看，若厚度改变 则附加光程差
若 4. 求劈尖上明纹或暗纹数
e 2
动画 n
k 取k的整数部分 明纹数目 2n d k
M1
微小位移 e ，
则附加光程差 2e
S
1
G1
G2
M1 '
M2
A
2 1 2
（2）在一条光路上加一折射率为n，厚度为 d的透明介质，则引起的附加光程差
光的干涉》教案-新人教选修
光的干涉》教案-新人教选修第一章：光的干涉现象1.1 教学目标：了解干涉现象的定义和特点掌握干涉现象的产生条件理解干涉现象的原理和应用1.2 教学内容：干涉现象的定义和特点干涉现象的产生条件：相干光源、相干介质、相干接收器干涉现象的原理：光波的叠加和相干性干涉现象的应用：干涉仪、干涉滤光片等1.3 教学方法：讲授干涉现象的定义和特点，通过示例和图示进行讲解通过实验演示干涉现象的产生条件，让学生亲手操作并观察干涉现象讲解干涉现象的原理，结合数学公式和图示进行解释通过实际应用案例，让学生了解干涉现象在现实中的应用价值第二章：双缝干涉实验2.1 教学目标：理解双缝干涉实验的原理和装置掌握双缝干涉实验的操作方法和观察结果分析双缝干涉条纹的分布规律和特点2.2 教学内容：双缝干涉实验的原理和装置：双缝、光源、屏板、滤光片等双缝干涉实验的操作方法：调整双缝间距、改变光源强度等双缝干涉条纹的分布规律和特点：等间距、对称、中心亮条纹等2.3 教学方法：讲解双缝干涉实验的原理和装置，通过图示和实物模型进行讲解演示双缝干涉实验的操作方法，让学生亲手操作并观察实验结果分析双缝干涉条纹的分布规律和特点，结合图示和实验数据进行讲解第三章：单缝衍射实验3.1 教学目标：理解单缝衍射实验的原理和装置掌握单缝衍射实验的操作方法和观察结果分析单缝衍射条纹的分布规律和特点3.2 教学内容：单缝衍射实验的原理和装置：单缝、光源、屏板、滤光片等单缝衍射实验的操作方法：调整单缝宽度、改变光源强度等单缝衍射条纹的分布规律和特点：非等间距、不对称、中心亮条纹等3.3 教学方法：讲解单缝衍射实验的原理和装置，通过图示和实物模型进行讲解演示单缝衍射实验的操作方法，让学生亲手操作并观察实验结果分析单缝衍射条纹的分布规律和特点，结合图示和实验数据进行讲解第四章：多缝干涉实验4.1 教学目标：理解多缝干涉实验的原理和装置掌握多缝干涉实验的操作方法和观察结果分析多缝干涉条纹的分布规律和特点4.2 教学内容：多缝干涉实验的原理和装置：多缝、光源、屏板、滤光片等多缝干涉实验的操作方法：调整多缝间距、改变光源强度等多缝干涉条纹的分布规律和特点：等间距、对称、中心亮条纹等4.3 教学方法：讲解多缝干涉实验的原理和装置，通过图示和实物模型进行讲解演示多缝干涉实验的操作方法，让学生亲手操作并观察实验结果分析多缝干涉条纹的分布规律和特点，结合图示和实验数据进行讲解第五章：光的干涉现象在现代科技中的应用5.1 教学目标：了解光的干涉现象在现代科技中的应用领域掌握光的干涉现象在现代科技中的应用原理和技术培养学生的创新意识和实践能力5.2 教学内容：光的干涉现象在现代科技中的应用领域：光学仪器、光电子技术、光学通信等光的干涉现象在现代科技中的应用原理和技术：干涉仪、干涉滤光片、干涉条纹等5.3 教学方法：讲解光的干涉现象在现代科技中的应用领域，结合实际情况进行讲解讲解光的干涉现象在现代科技中的应用原理和技术，结合图示和实物进行讲解开展实践活动，让学生亲手制作干涉滤光片等，培养学生的创新意识和实践能力第六章：干涉现象的数学描述6.1 教学目标：理解干涉现象的数学描述方法掌握干涉条纹的数学表达式和计算方法学习利用数学模型分析干涉现象6.2 教学内容：干涉现象的数学描述方法：叠加原理、相干函数、干涉条纹的数学表达式干涉条纹的计算方法：条纹间距、条纹对比度等参数的计算利用数学模型分析干涉现象：双缝干涉、单缝衍射、多缝干涉等6.3 教学方法：讲解干涉现象的数学描述方法，通过数学公式和图示进行解释学习干涉条纹的计算方法，结合实验数据进行计算练习利用数学模型分析不同干涉现象，让学生理解干涉现象的内在规律第七章：干涉现象的观测与测量7.1 教学目标：学会使用干涉现象进行观测与测量掌握干涉现象的观测工具和测量方法理解干涉现象在观测与测量中的应用7.2 教学内容：干涉现象的观测工具：光学显微镜、干涉望远镜等干涉现象的测量方法：干涉条纹的测量、干涉图的记录与分析干涉现象在观测与测量中的应用：长度测量、角度测量、折射率测量等7.3 教学方法：介绍干涉现象的观测工具和测量方法，通过实物展示和图示进行讲解学习干涉条纹的测量和干涉图的记录与分析，进行实际操作练习了解干涉现象在观测与测量中的应用，结合实际案例进行讲解第八章：干涉现象的科研与应用8.1 教学目标：了解干涉现象在科研中的应用领域掌握干涉现象在科研中的关键技术培养学生的科研素养和创新能力8.2 教学内容：干涉现象在科研中的应用领域：光学干涉成像、干涉光谱、干涉计量等干涉现象在科研中的关键技术：干涉仪的设计与制作、干涉数据的处理与分析开展科研实践活动，让学生参与干涉现象相关的科研项目8.3 教学方法：介绍干涉现象在科研中的应用领域，结合实际情况进行讲解讲解干涉现象在科研中的关键技术，通过图示和实物进行讲解开展科研实践活动，让学生亲手操作干涉仪器，培养学生的科研素养和创新能力第九章：光的干涉现象与环境9.1 教学目标：了解光的干涉现象与环境的关系掌握光的干涉现象在环境监测中的应用培养学生的环保意识和实践能力9.2 教学内容：光的干涉现象与环境的关系：大气污染、水污染等环境因素对光的干涉现象的影响光的干涉现象在环境监测中的应用：干涉仪在空气质量监测、水质监测等方面的应用开展环保实践活动，让学生参与光的干涉现象在环境监测中的应用9.3 教学方法：讲解光的干涉现象与环境的关系，结合实际情况进行讲解讲解光的干涉现象在环境监测中的应用，通过实例进行讲解开展环保实践活动，让学生亲手操作干涉仪器，培养学生的环保意识和实践能力第十章：光的干涉现象的未来发展10.1 教学目标：了解光的干涉现象的未来发展趋势掌握光的干涉现象在前沿领域的应用培养学生的创新意识和实践能力10.2 教学内容：光的干涉现象的未来发展趋势：光子计算、光子集成电路、量子干涉等光的干涉现象在前沿领域的应用：光子芯片、量子计算机、光子传感器等开展创新实践活动，让学生参与光的干涉现象在前沿领域的应用10.3 教学方法：讲解光的干涉现象的未来发展趋势，结合前沿科技进行讲解讲解光的干涉现象在前沿领域的应用，通过实例进行讲解开展创新实践活动，让学生亲手操作干涉仪器，培养学生的创新意识和实践能力重点和难点解析一、光的干涉现象的定义和特点：理解干涉现象的本质和特征，掌握干涉现象的产生条件。
光的干涉
rj = (2 j +1) Rλ 2
……明 明 ……暗 暗
∆h = ∆j
sin 2
2
：（等厚或等倾 （4）迈氏干涉仪：（等厚或等倾） ）迈氏干涉仪：（等厚或等倾） （5）等幅多光束干涉光强分布： ）等幅多光束干涉光强分布：
λ
2
I = A0
1 N∆ϕ 2 1 sin 2 ∆ϕ 2
D
例题： ．在杨氏实验装置中（如图） 例题： 1．在杨氏实验装置中（如图）
δ = 2 n 2 d = k λ , k = 1 ,2 ,3 ⋯
∴
λ = 2n2 d / k
故反射中只有可见光 的红光产生相长干涉. 的红光产生相长干涉
(2) 对于透射光，相长条件为： 对于透射光，相长条件为：
δ = 2n2d＋
λ
2
(3) 由反射相消干涉条件为 ：
= k λ , k = 1 , 2 ,3 ⋯
2 2
λ
2
= jλ
2d0n2 cos i2 −
λ
2
= jλ
……明 明
λ
2
2d0 n2 − n1 sin 2 i1 −
λ
2
= (2 j +1)
2d0n2 cos i2 −
λ
2
= (2 j +1)
λ
2
……暗 暗
条纹特点： 条纹特点： 明暗相间的同心圆环的，级次里高外低；分布里疏外密， 明暗相间的同心圆环的，级次里高外低；分布里疏外密， 白光入射，同一级条纹里红外紫；条纹可见度不受光源宽 白光入射，同一级条纹里红外紫； 度的影响。 度的影响。 ：（尖劈 （2）等厚：（尖劈、α很小） ）等厚：（尖劈、 很小）
光的干涉
干涉图样: 干涉图样 3D—旋转双曲面族 旋转双曲面族
2D—旋转双曲面族的截线 旋转双曲面族的截线
屏幕∥ 傍轴区:平行等距直线 屏幕∥ S1 S2,傍轴区 平行等距直线 傍轴区 一系列平行的明、暗相间的条纹; ● 一系列平行的明、暗相间的条纹 不太大时直条纹且等间距; ● θ 不太大时直条纹且等间距 ● ∆y ∝ λ ∆y ∝ ro ∆y ∝ 1 ●中间级次低，两边级次高; 中间级次低，两边级次高
几何光程差为: 几何光程差为
δ = 2n2do cos i2
式中n2、do为薄膜的折射率及厚度,i2 为薄膜中光的折射角; 式中 为薄膜的折射率及厚度 为薄膜中光的折射角 计算光程差时要考虑薄膜上、下表面的附加光程差. 计算光程差时要考虑薄膜上、下表面的附加光程差
10. 迈克尔逊干涉仪—分振幅双光束干涉 分振幅双光束干涉
干涉相长
I = ( A1 + A2 ) 2 I = ( A1 − A2 ) 2
j = 0,±1,±2⋯
干涉相消
6.分波面干涉 分波面干涉
光程差
jλ y λ δ =d = ro (2 j + 1) 2
明纹 ( j = 0,±1,±2⋯ ) 暗纹
干涉条纹位置 条纹间距
roλ j d y= rλ (2 j + 1) o 2d
( A1 = A2 )
总光强不等于分强度之和
当干涉项对时间的平均值等于零,称非相干叠加 则 当干涉项对时间的平均值等于零 称非相干叠加,则 称非相干叠加 总光强等于分强度之和 1).频率相同 频率相同; 频率相同 2).有相互平行的分量 有相互平行的分量; 有相互平行的分量 3).在叠加区域内位相差恒定 在叠加区域内位相差恒定. 在叠加区域内位相差恒定
光学第1章光的干涉(第5讲)
等厚干涉花样的特点
（1）干涉花样为平行于尖劈棱的直条纹，相邻两明纹
（暗纹）的间距 l 都相等。其大小：
h
2n2
l 2n2
（2）对于一定波长的入射光，条纹间距l与尖劈角 和 尖劈介质折射率成反比。 增大，n2增大，则条纹变密。
（3）尖劈是由两块玻璃所构成的，上玻璃向上移动，条纹
向尖劈的棱部移动；上玻璃移动 / 2n2 ，条纹移过一条。
（4）当入射光为白光时，每级条纹都是下紫（靠近棱边） 上红的彩色直条纹。
§1.7 分振幅薄膜干涉（二）--等厚干涉 第一章 光的干涉
二、薄层色
日光照射下的肥皂膜，液体上的薄层油膜，金属表面上 的氧化膜（电视机、电影摄像机镜头、高级相机镜头、潜望 镜）上呈现的彩色。一般是几种色光的混合色，在膜的厚度 为半个波长时，膜为黑色。
◆ 彩色条纹形成的原因及机制。
◆ 彩色条纹不规则的原因。
◆ 由于附加光程差，当薄膜厚 度很薄时会出现什么现象？
§1.7 分振幅薄膜干涉（二）--等厚干涉 第一章 光的干涉
例1 在半导体元件生产中，为了测定硅（ S）i 表面
（ SiO）2薄膜的厚度，可将氧化后的硅片用很细的金刚 砂磨成如图所示的楔形并做清洁处理后进行测试,已知
§1.7 分振幅薄膜干涉（二）--等厚干涉 第一章 光的干涉
§1.7 分振幅薄膜干涉（二）--等厚干涉 第一章 光的干涉
一、单色点光源所引起的等厚干涉条纹
单色点光源照射两个稍微有倾斜的表面构成的薄膜时在薄膜表
面形成等厚干涉。
T
c1、a2 两 束 反
射光来自同一 束入射光，它
L
们可以产生干
涉。
S
M
D
解：(1) 已知：n2 1 n1 n2 n3 n2
光学第1章光的干涉(第3讲)
第一章 光的干涉
一、干涉条纹的可见度
可见度（也称对比度、反衬度）的定义：
讨论：
V Imax Imin Imax Imin
1、当Imin=0时（暗纹全黑），V=1，条纹反差最大，清晰可见；
2、当Imax=Imin时，V=0，条纹模糊不清，不可辨认； 3、V与两相干光相对强度、光源的大小和光源的单色性有关；
1N
§1.4 条纹的可见度
第一章 光的干涉
I 合成光强
I 合成光强
b
y
y
结论： b ，条纹可见度下降。
临界宽度
§1.4 条纹的可见度
第一章 光的干涉
相距为d’ 的两个线光源S与S’ ，在相同点P0的光程差
分别为S与S’，两者间关系为：
S'
S
d'd r0 '
d'd
若
r0' 2
则S与S’分别产生的两组干涉花样刚好明暗相反，
明条纹宽度： y j r0
d
（2）干涉条纹可见度下降。
y增大，则条纹可见度下降。
波长为+的第j级条纹与波长为的第j+1级条纹重合，
则条纹可见度下降为0。
( j 1) j( )
最大光程差（又称相干长度）
jmax
max j( ) 2 /
§1.4 条纹的可见度
第一章 光的干涉
屏上出现均匀亮度。
设扩展光源的宽度为
b0
2d '
r0'
d
将扩展光源分成相距为d’的一对对线光源，每一对线光源
在屏幕上产生相反的干涉花样，则最终屏幕上亮度均匀。
b0称为临界宽度。
第一章光的干涉
2
1
0
[ A1 A 2 2 A1 A 2 cos( 1 2 )] dt A1 A 2
2 2 2
2
29
1.3 分波面双光束干涉
二、获得相干光的方法 典型干涉实验
1、获得相干光的方法：
• 一个原则：在任何时刻到达观察点的应该是 同一批原子发射出来，经过不同光程的两列波。 各原子的发光尽管迅速改变，但是任何相位改 变总是同时发生在这两列波上，因而它们到达 同一观察点时总是保持着不变的相位差。 • 两种办法：分波面和分振幅
二、 干涉现象
干涉是波动过程的一个基本特征。凡是能产生干 涉的现象，都可认为该现象具有波动性。
两列或两列以上波叠加，如果两波频率 相同，在观察时间内波动不中断，而且在相 遇处振动方向几乎沿着同一直线，那么它们 叠加后产生的合振动可能在有些地方加强， 在有些地方减弱，这一强度按空间周期性变 化的现象称为干涉。干涉所形成的整个图样 称为干涉图样。 7
则，二列光波在空间叠加后，同一级条纹的空间各点 几何位臵应满足条件：
r2 r1 常数
这些点的轨迹是以S1、S2为轴线的双叶旋转双曲面， S1、S2为双曲面的两个焦点. 23
二．干涉图样的形成
２、两个单色点光源干涉图样的形状
令
整个干涉花样在空 间分布的大致轮廓
双曲面和光屏面的交线
24
2
则 ，合振动平均值达到最大值，称 为干涉相长。（constructive interference）
(2)在相位差为
2 1 ( 2 j 1)
的 奇数 倍。
（j=0, 1, 2, 3, …）
则
I ( A1 A2 )
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
习 题
1.1 在杨氏双孔实验中，孔距为0.1mm，孔与屏幕的距离为3m，对下列三条典型谱线求出干涉条纹的 间距: F蓝线（4861Å），黄线（5893Å）。红线（6563Å）。 1.2 在杨氏双孔实验中，孔距离为0.45mm，孔与幕的距离为1.2，测得10个亮纹之间的距离为1.5cm， 问光源的波长是多少。 1.3 试计算两列相干光波的振幅比为下列数值时条纹的反衬度，A1/A2=1、1/3、3、1/6、1/10。 1.4 两束相干的平行光束，传播方向平行于xz面，对称地斜射在记录介质（xy面）上，光的波长 为6328Å，问： （1）当两束光的夹角为10°时，干涉条纹的间距为多少？ （2）当两束光的夹角为60°时，干涉条纹的间距为多少？ （3）如果记录介质的空间分辨率为2000条/毫米，这介质能否记录上述两种条纹？ 1.5 在一焦距为f的薄凸透镜的物方焦面上有O、Q两个相干的点光源，O与光轴的距离为a (满足傍轴 条件）， （1）试分析象方焦面上接收到的干涉条纹的特征（形状、间距和取向）。 （2）如果将屏幕向背离透镜的方向平移，其上干涉条纹有何变化？ 1.6 一列平面波U1正入射于波前z = 0面上，与一列球面波U2在傍轴范围内发生干涉，试分析干涉条纹 的特征。 1.7 设一平凸透镜与一平板玻璃能完全接触，两都之间的空气隙形成牛顿环。利用波长这589nm的单 色光源，测得从中心算起的第k个暗环的直径为0.70nm 。第k+15个暗环的直径为2.20mm，试求 透镜凸面的曲率半。如果已知凸透镜面的曲率半径， （1）利用这种可以求得所用光波的波长。 （2）若形成牛顿环的间隙中充满折射率为1.33的水，则上述两暗环的上一页 下一页
第一章 光的干涉
1.8 用波长为589nm的钠黄光观察牛顿环。在透镜与平板接触良好的情况下，测得第20个暗环的直 径为0.687cm。当透镜向上移动5.00×10-4cm时，同一级暗环的直径变为多少？ 1.9 证明迈克耳逊干涉仪中圆形等倾条纹的半径与整数的平方根成正比。 1.10 用钠光5893 Å观察迈克耳步干涉纹，先看到干涉场中有10亮环，且中心是亮的，移动平面镜M1 后，看到中心吞（吐）了10环，而此时干涉场中还剩有5个亮环。试求： （1）M1移动的距离。 （2）开始时中心亮班的干涉级。 （3）M1移动后，从中心向外数第5个亮环的干涉级 1.11 钠光灯发射的黄线包含两条相近的谱线，平均波长为5893 Å, 在钠光下调节迈克耳逊干涉仪， 人们发现干涉场的反衬度随镜面移动而周期性地变化。实验的结果由条纹最清晰到最模糊，视 场中吞（吐）490圈条纹，求钠双线的两个波长。 1.12 在迈克耳逊干涉仪中，反射镜移动0.33mm，测得条纹变动192次，求光的波长 1.13 有两个波长λ 1和λ 2 ，在6000 Å附近的差为0.001 Å，要用法布里一珀罗干涉仪把它们分辨开 来，间隔h需要多大？设反射率R =0 .95。 1.14 如果法布里一珀罗干涉仪两反射面之间的距离为1.00cm，用绿光（5000 Å）作实验，干涉图样 的中心正好是一亮斑。求第十个亮斑的角直径。 1.15 设F-P腔长5cm，用扩展光源作实验，光波波长为0.6μ m，问； （1）中心干涉级数为多少？ （2）在倾角为1°附近干涉环的半角宽度为多少？设反射率R =0.98。 （3）如果用这个F-P分辨谱线，其色分辨本领有多大？可分辨的最小波长间隔有多少？