光的波动性

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第十章

波动光学

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第一节光的干涉幻灯片5

•光是横波，也是电磁波。

•光在人眼视觉范围内的波段为400nm−760nm。

一、光波的描述

二、可见光、单色光、白光

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当两列(或几列)满足一定条件的光波在某区域同时传

播时,空间某些点的光振动始终加强；某些点的光振

动始终减弱，在空间形成一幅稳定的光强分布图样，

称为光的干涉现象。

(2)频率相同

(3)有恒定的位相差

(1)振动方向相同

三、光的干涉现象

四、相干条件

黄光干涉条纹幻灯片7

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原子发光是间歇式的。

各个原子的发光是完全独立的,互不相关，不确定;

频率,振动方向,位相差及传播方向等都可能不同。

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2.激光光源

完全一样（频率，相位，振动，传播方向）

例如:氦氖激光器;红宝石激光器半导体激光器等。

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一、相干光的获得1.分波面法

2.分振幅法

在同一波面上取两个点，使子波经过不同的路径后再相遇产生干涉的方法为分波面法。

如杨氏双缝干涉。一束光线经过介质薄膜的反射与折射，形成的两束光线产生干涉的方法为分振幅法。如薄膜干涉、牛顿环等。

思路：

六、相干光的获得

想办法获得从同一批原子发出但经过不同光程的两列波来产生干涉

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干涉法检查平面

分振幅法——薄膜干涉

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白光的牛顿环

黄光的牛顿环

分振幅法——牛顿环

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S 1

S 2

S

分波面法——杨氏双缝干涉

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英国物理学家、考古学家、医生、光的波动说奠基人之一。

他的一生，可谓博学多艺，才华超众，从小就有神童之称，兴趣十分广泛。

1773年6月13日出生1795年获得了医学博士学位。

他的一生曾研究过多种学科（物理、数学、医学、天文、地球物理、语言学、动物学、考古学、科学史等），并精通绘画和音乐，在科学史上堪称百科全书式的学者。

在光学方面：

1801年首先用单一光源产生相干光，首次测出光波的波长；从生理角度说明了人眼色盲现象；

第一次发现人的眼睛晶状体的聚光作用；建立了三原色原理，——红、绿、蓝。

七、简介Thomas Young(1773~1829)

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八、杨氏双缝干涉实验装置

光具座及附件示意图

1.导轨

2.滑块

3.半导体激光器

4.双缝架

5.屏

6.锁紧螺钉

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白光干涉条纹

红光干涉条纹

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x

B

o

1

s 2

s s

实验装置

1

r 2

r d

d >>''d θ

δ

θ

三、杨氏双缝干涉原理

d

21sin r r d d tg δθθ

=-≈⋅≈⋅'

d x d

=δ

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讨论

一定时，若k 、变化，则X 将怎样变化？2

')

12(λd d k +±暗纹

λd

d k

'

±=

x 明纹 ,2,1,0=k 'd d 、

λ1）

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2）若变化，X 将怎样变化？

d

一定时，'d 、λ讨论

2

')

12(λd d k +±暗纹

λd

d k

'

±=

x 明纹 ,2,1,0=k

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一定时，若变化，则将怎样变化？

'd d 、λx

∆1）讨论

)

1(=∆k 条纹间距d

d x λ'=

∆

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2）条纹间距与的关系如何？

x ∆d 一定时，'d 、λ)

1(=∆k 条纹间距

d

d x λ'=

∆讨论

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(1)明暗相间的条纹对称分布于中心O 点两侧。d

x d x x 1'

∝∆∝∆∝∆λ干涉条纹特点：

(2)相邻明条纹和相邻暗条纹等间距，与干涉级k 无关。

)

1(=∆k 条纹间距

d

d x λ

'=

∆

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例2：.白色平行光垂直入射到间距为d =0.25mm 的双缝上，距缝50cm 处放置屏幕，分别求第一级和第五级明纹彩色带的宽度。（设白光的波长范围是从400.0nm 到760.0nm ）。

解：由公式d kD x /λ=可知波长范围d kD x /λ∆∆=为∆λ时，明纹彩色宽度为当k =1 时，第一级明纹彩色带宽度为

()25.0/104007605006

1-⨯-⨯=x ∆mm

72.0=k =5 第五级明纹彩色带宽度为

x x 155∆∆=mm

6.3=

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例题3：用薄云母片（n =1.58）覆盖在杨氏双缝的其中一条缝上，这时屏上的零级明纹移到原来的第七级明纹处。如果入射光波长为5500Å，问云母片的厚度为多少？

解：原七级明纹P 点处

λ

712=-r r 插入云母后，P 点为零级明纹

()0

12=+--nd d r r ()

17-=n d λm 106.61

58.1105500717610

--⨯=-⨯⨯=-=

n d λP 0

1

r 2

r d

1

s 2

s

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