厦门理工学院大物下第十九章光的干涉文稿演示
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光的干涉课件
N=4
N =10
N 很大
-2
-1
0
1
2
N 增大，主极大条纹变亮变窄，次极大数目变多而相对强度变小。
附图二
N=2 N=3 N=4 N =10
N 很大
N个相干线光源干涉条纹示意图
1.43
劈尖例二
920 (nm)
牛顿环
在牛顿环实验中
牛顿环例题
589 nm
暗环
4.00 mm
6.00 mm
6.79 m
迈克耳孙干涉仪
等倾和等厚光路
吐级
吞级
移级
N 个初相相同
的相干点光源
多个相干点源干涉
相邻两光线的光程差
相应的相位差
相邻两光线在 P 点的相位差
主极大与次极大
设各光线在 P 点的振幅大小均为 用旋转矢量法求 N 个振动的合成振幅大小
光的干涉
光波
可见光
常用单色光源
光干涉的必要条件
相干光
光程
光程差与相位差
透镜无附加光程差
续9
分波面与分振幅
杨氏双缝干涉
条纹间距关系式
洛埃镜实验
紧靠镜端处总是产生暗纹，说明在镜端处反射光与入射光
的相位差为 ，相当于光程差
，称为 半波损失。
双面镜实验
双棱镜实验
分波面法小结
分振幅干涉
存在
个
，从而
存在
个次极大（处于每
两相邻零值位置的中间）。据
此可应用 公式算出次极大
的幅值，可以发现，当 N 增大
时，次极大相对于主极大迅速
变小。
设相干点光源的强度相同， 而且 已给定，随 N 的增 大，屏幕上主极大处的条纹越 清晰明亮，次极大处的条纹相 对越来越暗，甚至不被察觉。
N =10
N 很大
-2
-1
0
1
2
N 增大，主极大条纹变亮变窄，次极大数目变多而相对强度变小。
附图二
N=2 N=3 N=4 N =10
N 很大
N个相干线光源干涉条纹示意图
1.43
劈尖例二
920 (nm)
牛顿环
在牛顿环实验中
牛顿环例题
589 nm
暗环
4.00 mm
6.00 mm
6.79 m
迈克耳孙干涉仪
等倾和等厚光路
吐级
吞级
移级
N 个初相相同
的相干点光源
多个相干点源干涉
相邻两光线的光程差
相应的相位差
相邻两光线在 P 点的相位差
主极大与次极大
设各光线在 P 点的振幅大小均为 用旋转矢量法求 N 个振动的合成振幅大小
光的干涉
光波
可见光
常用单色光源
光干涉的必要条件
相干光
光程
光程差与相位差
透镜无附加光程差
续9
分波面与分振幅
杨氏双缝干涉
条纹间距关系式
洛埃镜实验
紧靠镜端处总是产生暗纹，说明在镜端处反射光与入射光
的相位差为 ，相当于光程差
，称为 半波损失。
双面镜实验
双棱镜实验
分波面法小结
分振幅干涉
存在
个
，从而
存在
个次极大（处于每
两相邻零值位置的中间）。据
此可应用 公式算出次极大
的幅值，可以发现，当 N 增大
时，次极大相对于主极大迅速
变小。
设相干点光源的强度相同， 而且 已给定，随 N 的增 大，屏幕上主极大处的条纹越 清晰明亮，次极大处的条纹相 对越来越暗，甚至不被察觉。
大学物理光的干涉
19.3
光程
光程差
在介质中 波长变小
一、介质中的波速、波长 介质中频率ν 不变
折射率为n
c n n v c
'
c
'
n
nx
x
波程扩大 n 倍
二、光程 按相位变化相同的规则把介质中 光程 nx 的路程折算到真空中去的路程。
折算到真空中计算（相位变化相同）
干涉明暗条纹的位置
选题目的：讨论影响双缝干涉条纹分布的因素。
（1） 两相邻明纹（或暗纹）间距
x
D d
若D、d 已定，只有，条纹间距 x 变宽。
若已定，只有D↑、d↓（仍然满足
d>> )，条纹间距 x 变宽。
干涉明暗条纹的位置
（2）将双缝干涉装置由空气中放入水中时，
屏上的干涉条纹有何变化？
19.2 杨氏双缝干涉实验（看录像） r1 一、干涉条件 S1 r2 q d sinq=tgq x=D tgq
x o
=d sinq =dx/D
K r2 r 1 2 K 1 2
S2
D
（D>>d,
K
很小） = 0,1,2 加强
抵消
K = 1,2,3
e
2、干涉条件：
k 1,2,3... 明纹 k k 0,1,2...暗纹 2k 1
3、条纹特点:
e
k:
2n
, l =
2
e sin q
2nsin q
l
e
2 ne k
k
k 1 : 2 ne k 1
大学物理光学--光的干涉 ppt课件
光波是电磁波, 包含 E和 H , 对人眼或感光物质 起作用的是 E, 称 E矢量为光矢量。 相对光强 I E 2 E是电场强度振幅
2、光源 光 是原子或分子的运动
状态变化时辐射出来 的 大量处于激发态的原子自发地 - 1.5 e V - 3.4 e V
跃迁到低激发态或基态时就辐 射电磁波（光波）。
即：光具有波粒二象性
ppt课件 3
§10.1 光的相干性
1、光的电磁理论要点
光速
光波是电磁波, 电磁波在真空中的传播速度
c
1
0 0
, 介质中 v
c
r r
而
c n r r v
1 nm =10-9 m
4
可见光的波长范围 400 nm — 760 nm
ppt课件
光强 I ——电磁波的能流密度
波 动 光 学
第10章
光的干涉
ppt课件 1
光是人类以及各种生物生活中不可或缺的要素
光的本性是什么？
两种不同的学说 ① 牛顿的“微粒说” 光是由“光微粒”组成 的。 特征：光的直线传播 、反射、折射等 ② 惠更斯的“波动说” 光是机械振动在一种所谓“以太”的 介质中传播的机械波。
特征：光的干涉、衍射和偏振等
r2
D
P x
o
x r2 r1 d sin d tan d D
k x d 当 D ( 2k 1)
干涉加强, x 处为明纹 k=0,1,2,…
2
干涉相消, x 处为暗纹 k=1,2,3,…
11
式中 k 为条纹级次 ppt课件
明纹中心的位置
nr
2
r
光的干涉PPT教学课件
3、薄膜于涉在技术上可以检查镜面和精密部件表面 形状；精密光学透镜上的增透膜．
必修第四册（配苏教版）第三专 题第三模块 秋声赋
第三模块 文以气为主
秋声赋
诗海探珠
基础自主学案
秋
课堂互动探究
声
赋
写作素材积累
知能优化演练 美文佳作欣赏
诗海探珠
采桑子 欧阳修 十年前①是尊前客，月白风清。 忧患凋零，老去光阴速可惊。 鬓华虽改心无改，试把金觥②。 旧曲重听，犹似当年醉里声。 【注】 ①十年前：是一个概数，泛指他五十 三岁以前的一段生活。②金觥：大酒杯。
满复官职，又有小人诈称他奏请裁汰内侍，激怒 了宦官，被诬以他事，出知同州。入仕二十多年 中，真可谓历尽宦海波涛。他本来体弱多病，四 十岁时就白发萧疏，现在五十多岁，身体、心态 更已进入了人生的秋天。因此，一年四季有风声， 他对秋声特别敏感。秋天有各种色彩，他独独看 到“惨淡”的颜色，也流露出与世无争，修养身 性的思想。正由于他对秋天有特殊的感受，发而 为文，便秋怀满纸，秋思遥深。 3．试析这篇文章在遣词造句上所表现出的音乐 美。
光的干涉
薄膜干涉
让一束光经薄膜的两个表面反射后，形成的两束 反射光产生的干涉现象叫薄膜干涉．
点 击 画 面 观 看 动 画
光的干涉
薄膜干涉
1、在薄膜干涉中，前、后表面反射光的路程差由膜 的厚度决定，所以薄膜干涉中同一明条纹（暗条纹）应 出现在膜的厚度相等的地方．由于光波波长极短，所以 微薄膜干涉时，介质膜应足够薄，才能观察到干涉条 纹．2、用手紧压两块玻璃板看到彩色条纹，阳光下的肥 皂泡和水面飘浮油膜出现彩色等都是薄膜干涉．
七、名句名篇 ①初淅沥以萧飒，_忽__奔__腾__而__砰__湃__，__如__波__涛__夜__惊_，
大学物理实验——光的等厚干涉现象与应用PPT文档16页
谢谢
11、越是没有本领的就越加自命不凡。——邓拓 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。——爱尔兰 13、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。——老子 14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。——歌德 15、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。——迈克尔·F·斯特利
大学物理实验——光的等厚干涉现象 与应用
•
6、黄金时代是在我们的前面，而不在 我们的 后面。
•
7、心急吃不了热汤圆。
•
8、你可以很有个性，但某些时候请收 敛。
•
9、只为成功找方法，不为失败找借口 (蹩脚 的工便几乎 能克服 任何恐 惧。因 为，请 记住， 除了在 脑海中 ，恐惧 无处藏 身。-- 戴尔． 卡耐基 。
第19光的干涉(共47张PPT)
本文深入探讨了光的干涉现象及其相关实验。首先，通过杨氏双Байду номын сангаас干涉实验揭示了光的干涉本质，详细阐述了实验过程与干涉条纹的特点。进一步，讨论了相干光的获得条件，包括频率相同、振动方向一致且位相差恒定等要素。此外，还介绍了分波面法与分振幅法在获得相干光中的应用。在对干涉现象的定量分析中，引入了光程的概念，它表示光在介质中传播时相当于在真空中走过的路程，从而简化了相位差的计算。通过具体示例，展示了如何利用光程差来确定干涉条纹的位置与光强分布。此外，还涉及了白光的干涉现象以及激光光源与普通光源在干涉实验中的差异。本文内容翔实，旨在为读者提供光的干涉现象的全面理解。
《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。
13.2光的干涉精品PPT课件
2
第十三单第 节
一：杨 式双缝 是干验一涉干种实涉波现，象就是必波然动会独观有察的到特光征的，干如涉果现光象真．的
思考1：如果我们先假设光是一种波，那 么按照我们所学的波动知识，光要发生干 涉现象需要满足什么条件？
（频率相同）
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
单缝
感谢聆听
不足之处请大家批评指导
Please Criticize And Guide The Shortcomings
演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日
双缝
巧妙解决了相干光问题
屏幕
光束
s1 s0
s2
红滤色片 (激光)
托马斯·杨
杨氏双缝实验被评 为十大最美丽实验之 一。
1801年，英国物理学家托马斯·杨（1773~1829）在实 验室里成功的观察到光的干涉．
证 明 光 是 一 种 波
实验演示：
现象：出现亮暗相间条纹。
用氦氖激光器演 示光的双缝干涉
思考3：为什么有的地方 亮一些有些地方暗一些？ 请用我们所学的波动知识 来解释。
叠加（振动）加强的地方 出现亮条纹，振动减弱的 地方出现暗条纹。
讨论：亮纹和暗纹为什么相间（依次出现）呢？
S1
S2
d
P2
P
P1 P2
P1
P
P1S2－P1S1= d 光程差
S1
P S1
S2 d
P
S2
S1
P
PS1
S2
P
PS2
3、用白光做双缝干涉实验时，得到彩色的干涉条纹， 下列正确的说法是：（ ） A、干涉图样的中央亮纹是白色的； B、在靠近中央亮纹两侧最先出现的是红色条纹； C、在靠近中央亮纹两侧最先出现的是紫色条纹； D、在靠近中央亮纹两侧最先出现的彩色条纹的颜色与 双缝间距离有关
第十三单第 节
一：杨 式双缝 是干验一涉干种实涉波现，象就是必波然动会独观有察的到特光征的，干如涉果现光象真．的
思考1：如果我们先假设光是一种波，那 么按照我们所学的波动知识，光要发生干 涉现象需要满足什么条件？
（频率相同）
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
单缝
感谢聆听
不足之处请大家批评指导
Please Criticize And Guide The Shortcomings
演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日
双缝
巧妙解决了相干光问题
屏幕
光束
s1 s0
s2
红滤色片 (激光)
托马斯·杨
杨氏双缝实验被评 为十大最美丽实验之 一。
1801年，英国物理学家托马斯·杨（1773~1829）在实 验室里成功的观察到光的干涉．
证 明 光 是 一 种 波
实验演示：
现象：出现亮暗相间条纹。
用氦氖激光器演 示光的双缝干涉
思考3：为什么有的地方 亮一些有些地方暗一些？ 请用我们所学的波动知识 来解释。
叠加（振动）加强的地方 出现亮条纹，振动减弱的 地方出现暗条纹。
讨论：亮纹和暗纹为什么相间（依次出现）呢？
S1
S2
d
P2
P
P1 P2
P1
P
P1S2－P1S1= d 光程差
S1
P S1
S2 d
P
S2
S1
P
PS1
S2
P
PS2
3、用白光做双缝干涉实验时，得到彩色的干涉条纹， 下列正确的说法是：（ ） A、干涉图样的中央亮纹是白色的； B、在靠近中央亮纹两侧最先出现的是红色条纹； C、在靠近中央亮纹两侧最先出现的是紫色条纹； D、在靠近中央亮纹两侧最先出现的彩色条纹的颜色与 双缝间距离有关
(优选)厦门理工学院大物下第十九章光的干涉
··
独立(不同原子发的光) 独立(同一原子先后发的光)
二、相干光
波的相干条件
频率相同，振动方向相同，有恒定的相位差的两 束光相遇时，在叠加区域产生明暗稳定分布的现 象，称为干涉现象，两列波称为相干波。
相干光：满足干涉条件的光。 相干光源：产生相干光的光源。
❖ 两个独立普通光源发出的光不可能产生干涉。 ❖ 只有来自同一波列的光才是相干的。
a
·S
b
c
a
A
·F
S
·
Bb
F
c
C
再回到刚才的问题
问题：将双缝干涉装置由空气中放入水中 时，屏上的干涉条纹是否会发生变化？
r2 r1（空气中） n水（r2 r1）（水中）
r2
r1
d
x D
x
D d
n水
D d
n水
x水 x空气
实验装置放入水中后条纹间距变小。
§19-4 薄膜干涉
一、薄膜干涉
如激光光源
光的颜色和电磁波谱
电磁波谱
可见光的波长范围： 400 nm～ 760 nm
7.7 1014 ~ 3.91014 Hz
一、光源及其发光
普通光源的发光机理
处在激发态的电子
处在基态的电子
原子模型
一、光源及其发光
❖ 处于激发态的原子会自发跃迁到低激发态或基态， 向外辐射电磁波，是一种自发辐射。
n(r2 d) nd nr1
S1
r1
n
2
n(r2
d)
nd
nr1
S2 r2
n d
•P
明暗条件
二、光程差
2
2k
(2k
1)
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E 0E 1 2 0E 2 2 02 E 1E 0 2c 0 o2 s1 (2 π r2 r 1) 相位差： 2 1 2 π r2 r1 2 1 2 π
合成光强： I E 0 2 E 1 2 0 E 2 2 0 2 E 1 0 E 2 0 c o s
II1I22I1I2cos
n1 n2 有半波损失 n1 n2 无半波损失
入射波 n 1 n 2
反射波
折射波 （透射波）
折射波（透射波）没有半波损失
二、菲涅耳双镜和劳埃德镜实验
明暗条纹的分布
P'
P
s1
d s2
一、光源及其发光
光波的描述
EE0cost (2πr0)
通常将光矢量振幅的平方称为光强，即
I E02
一、光源及其发光
单色光：只含单一波长的光。 复色光: 含多种波长的光。 准单色光: 光波中包含波长范围很窄的成分的光。
I0
I0 2
O
2
2
二、相干光
相干光的获得
波阵面分割法
一、杨氏双缝干涉实验
212πr2 r1 2kπ
光强极大 Imax(E10E2)02
——相长干涉
2 1 2 πr2 r1 2 k 1 π
光强极小 Imi n(E10E2)02
——相消干涉
1 2
波程差 r2 r1 影响干涉的重要因素
一、杨氏双缝干涉实验
波程差
P
S1
r1
x
S d r2
O
S1
d
S 2 dsin
S2 D
波程差:
d >>λ，D >> d (d 10-4m, D 1m)
r2 r1 d sin d tg d x
D
一、杨氏双缝干涉实验
明暗条纹条件
r2
r1
d
x D
2k
(2k
2
, 1)
2
相 长 干 涉 ，明 纹 (k0,1,2, ) 相消干涉，暗纹
振幅分割法
s1
光源 *
s2
分波阵面法
分振幅法
§19-2 杨氏双缝干涉
一、杨氏双缝干涉实验
1801 年 ， 英 国 物 理 学 家 托 马 斯 ·杨 首 先利用双缝实验观察到了光的干涉条 纹，从实验上证实了光的波动性。
1865年，英国物理学家麦克斯韦从 他的电磁场理论预言了电磁波的存 在，并认为光就是一种电磁波。
··
独立(不同原子发的光) 独立(同一原子先后发的光)
二、相干光
波的相干条件
频率相同，振动方向相同，有恒定的相位差的两 束光相遇时，在叠加区域产生明暗稳定分布的现 象，称为干涉现象，两列波称为相干波。
相干光：满足干涉条件的光。 相干光源：产生相干光的光源。
❖ 两个独立普通光源发出的光不可能产生干涉。 ❖ 只有来自同一波列的光才是相干的。
杨氏双缝干涉实验
一、杨氏双缝干涉实验
双缝干涉实验
设狭缝S1、S2两列光波波动方程分 别为：
E1 E10 cos(t 1) E2 E20 cos(t 2)
两列波在P点产生的波动方程分别为：
E1
E10cos( t
1
2πr1
)
E2
E20cos( t
2
2πr2
)
一、杨氏双缝干涉实验
在P点产生的合振幅：
受激辐射（相干）
如激光光源
光的颜色和电磁波谱
电磁波谱
可见光的波长范围： 400 nm～ 760 nm
7.7 110 4 ~3.9 110 H 4 z
一、光源及其发光
普通光源的发光机理
处在激发态的电子
处在基态的电子
原子模型
一、光源及其发光
❖ 处于激发态的原子会自发跃迁到低激发态或基态， 向外辐射电磁波，是一种自发辐射。
(k1,2, )
❖ 波程差为其它值的各点， 光强介于最明和最暗之间。
2
2 1 1 0 -1 -1 -2
-2
明纹级数 暗纹级数
一、杨氏双缝干涉实验
明暗条纹中心位置
x
k
D d
（k0,1,2,） （明纹）
(2k1) Dd 2（k 1,2,） （暗纹）
k称为明（或暗）纹的级数
屏幕中央（k = 0）为中央明纹。
x0 0
2
2 1 1 0 -1 -1 -2
-2
明纹级数 暗纹级数
一、杨氏双缝干涉实验
条纹特点
以O为中心，明暗相间，相互平行，等间距的条纹。 O为明条纹。
两相邻明纹（或暗纹）间距：
xxk1xk
D
d
一、杨氏双缝干涉实验
紫光相比红光的条纹间距？光源为白光呢？
白光入射的杨氏双缝干涉照片
一、杨氏双缝干涉实验
- 1.5 eV - 3.4 eV
波列
- 13.6 eV 氢原子的发光跃迁
L=c108秒来自EEmEnh❖ 一个原子每次只发出一段长度有限、频率一定和振 动方向一定的光波。光是一种电磁波。
一、光源及其发光
普通光源的发光特点
间歇性：各原子发光断断续续。 随机性：每次发光是随机的，各原子各次发光相 互独立，各波列的振动方向和振动初相位各不相同。
问题：
①光源S位置改变，条纹如何变化：
•S下移时，零级明纹上移，干涉条纹整体向上平移； •S上移时，干涉条纹整体向下平移，条纹间距不变。
②双缝间距d 改变，中央条纹和条纹如何变化：
•当d 增大时，Δx减小，零级明纹中心位置不变，条纹变密集。 •当d 减小时，Δx增大，条纹变稀疏。
③双缝与屏幕间距D 改变：
•当D 减小时，Δx减小，零级明纹中心位置不变，条纹变密集。 •当D 增大时，Δx增大，条纹变稀疏。
x D
d
二、菲涅耳双镜和劳埃德镜实验
菲涅耳双镜实验
光栏
S
W
M1
d
S1
S2
C
M2
x O
W'
D
等效于两虚光源S1和S2发出的相干光的干涉。
二、菲涅耳双镜和劳埃德镜实验
明暗条纹中心的位置
屏幕上明暗条纹中心对O点的偏离x为：
x
k
D d
(k0,1,2)
明条纹中心的位置
x2k1D
2d
(k1,2)
暗条纹中心的位置
二、菲涅耳双镜和劳埃德镜实验
劳埃德镜实验
P'
P
s1
d s2
ML
d'
接触处, 屏上L 点出现暗条纹 光源S1和S2是反相相干光源。
半波损失
二、菲涅耳双镜和劳埃德镜实验
半波损失
光由光疏介质（光速较大）射向光密介质（光 速较小）时，反射光有π位相突变。入射波与反 射波之间附加了一个半波长的波程差。
厦门理工学院大物下第十九章光的干涉文稿演示
（优选）厦门理工学
院大物下第十九章光 的干涉
§19-1 相干光
一、光源及其发光
光源—发射光波的物体
类型
自发辐射（非相干）
(1) 热辐射(白炽灯等) (2) 电致发光（稀薄气体产生的辉光、发光二极管） (3) 光致发光 （利用光激发） (4) 化学发光 （利用化学反应，如萤火虫发光）
合成光强： I E 0 2 E 1 2 0 E 2 2 0 2 E 1 0 E 2 0 c o s
II1I22I1I2cos
n1 n2 有半波损失 n1 n2 无半波损失
入射波 n 1 n 2
反射波
折射波 （透射波）
折射波（透射波）没有半波损失
二、菲涅耳双镜和劳埃德镜实验
明暗条纹的分布
P'
P
s1
d s2
一、光源及其发光
光波的描述
EE0cost (2πr0)
通常将光矢量振幅的平方称为光强，即
I E02
一、光源及其发光
单色光：只含单一波长的光。 复色光: 含多种波长的光。 准单色光: 光波中包含波长范围很窄的成分的光。
I0
I0 2
O
2
2
二、相干光
相干光的获得
波阵面分割法
一、杨氏双缝干涉实验
212πr2 r1 2kπ
光强极大 Imax(E10E2)02
——相长干涉
2 1 2 πr2 r1 2 k 1 π
光强极小 Imi n(E10E2)02
——相消干涉
1 2
波程差 r2 r1 影响干涉的重要因素
一、杨氏双缝干涉实验
波程差
P
S1
r1
x
S d r2
O
S1
d
S 2 dsin
S2 D
波程差:
d >>λ，D >> d (d 10-4m, D 1m)
r2 r1 d sin d tg d x
D
一、杨氏双缝干涉实验
明暗条纹条件
r2
r1
d
x D
2k
(2k
2
, 1)
2
相 长 干 涉 ，明 纹 (k0,1,2, ) 相消干涉，暗纹
振幅分割法
s1
光源 *
s2
分波阵面法
分振幅法
§19-2 杨氏双缝干涉
一、杨氏双缝干涉实验
1801 年 ， 英 国 物 理 学 家 托 马 斯 ·杨 首 先利用双缝实验观察到了光的干涉条 纹，从实验上证实了光的波动性。
1865年，英国物理学家麦克斯韦从 他的电磁场理论预言了电磁波的存 在，并认为光就是一种电磁波。
··
独立(不同原子发的光) 独立(同一原子先后发的光)
二、相干光
波的相干条件
频率相同，振动方向相同，有恒定的相位差的两 束光相遇时，在叠加区域产生明暗稳定分布的现 象，称为干涉现象，两列波称为相干波。
相干光：满足干涉条件的光。 相干光源：产生相干光的光源。
❖ 两个独立普通光源发出的光不可能产生干涉。 ❖ 只有来自同一波列的光才是相干的。
杨氏双缝干涉实验
一、杨氏双缝干涉实验
双缝干涉实验
设狭缝S1、S2两列光波波动方程分 别为：
E1 E10 cos(t 1) E2 E20 cos(t 2)
两列波在P点产生的波动方程分别为：
E1
E10cos( t
1
2πr1
)
E2
E20cos( t
2
2πr2
)
一、杨氏双缝干涉实验
在P点产生的合振幅：
受激辐射（相干）
如激光光源
光的颜色和电磁波谱
电磁波谱
可见光的波长范围： 400 nm～ 760 nm
7.7 110 4 ~3.9 110 H 4 z
一、光源及其发光
普通光源的发光机理
处在激发态的电子
处在基态的电子
原子模型
一、光源及其发光
❖ 处于激发态的原子会自发跃迁到低激发态或基态， 向外辐射电磁波，是一种自发辐射。
(k1,2, )
❖ 波程差为其它值的各点， 光强介于最明和最暗之间。
2
2 1 1 0 -1 -1 -2
-2
明纹级数 暗纹级数
一、杨氏双缝干涉实验
明暗条纹中心位置
x
k
D d
（k0,1,2,） （明纹）
(2k1) Dd 2（k 1,2,） （暗纹）
k称为明（或暗）纹的级数
屏幕中央（k = 0）为中央明纹。
x0 0
2
2 1 1 0 -1 -1 -2
-2
明纹级数 暗纹级数
一、杨氏双缝干涉实验
条纹特点
以O为中心，明暗相间，相互平行，等间距的条纹。 O为明条纹。
两相邻明纹（或暗纹）间距：
xxk1xk
D
d
一、杨氏双缝干涉实验
紫光相比红光的条纹间距？光源为白光呢？
白光入射的杨氏双缝干涉照片
一、杨氏双缝干涉实验
- 1.5 eV - 3.4 eV
波列
- 13.6 eV 氢原子的发光跃迁
L=c108秒来自EEmEnh❖ 一个原子每次只发出一段长度有限、频率一定和振 动方向一定的光波。光是一种电磁波。
一、光源及其发光
普通光源的发光特点
间歇性：各原子发光断断续续。 随机性：每次发光是随机的，各原子各次发光相 互独立，各波列的振动方向和振动初相位各不相同。
问题：
①光源S位置改变，条纹如何变化：
•S下移时，零级明纹上移，干涉条纹整体向上平移； •S上移时，干涉条纹整体向下平移，条纹间距不变。
②双缝间距d 改变，中央条纹和条纹如何变化：
•当d 增大时，Δx减小，零级明纹中心位置不变，条纹变密集。 •当d 减小时，Δx增大，条纹变稀疏。
③双缝与屏幕间距D 改变：
•当D 减小时，Δx减小，零级明纹中心位置不变，条纹变密集。 •当D 增大时，Δx增大，条纹变稀疏。
x D
d
二、菲涅耳双镜和劳埃德镜实验
菲涅耳双镜实验
光栏
S
W
M1
d
S1
S2
C
M2
x O
W'
D
等效于两虚光源S1和S2发出的相干光的干涉。
二、菲涅耳双镜和劳埃德镜实验
明暗条纹中心的位置
屏幕上明暗条纹中心对O点的偏离x为：
x
k
D d
(k0,1,2)
明条纹中心的位置
x2k1D
2d
(k1,2)
暗条纹中心的位置
二、菲涅耳双镜和劳埃德镜实验
劳埃德镜实验
P'
P
s1
d s2
ML
d'
接触处, 屏上L 点出现暗条纹 光源S1和S2是反相相干光源。
半波损失
二、菲涅耳双镜和劳埃德镜实验
半波损失
光由光疏介质（光速较大）射向光密介质（光 速较小）时，反射光有π位相突变。入射波与反 射波之间附加了一个半波长的波程差。
厦门理工学院大物下第十九章光的干涉文稿演示
（优选）厦门理工学
院大物下第十九章光 的干涉
§19-1 相干光
一、光源及其发光
光源—发射光波的物体
类型
自发辐射（非相干）
(1) 热辐射(白炽灯等) (2) 电致发光（稀薄气体产生的辉光、发光二极管） (3) 光致发光 （利用光激发） (4) 化学发光 （利用化学反应，如萤火虫发光）