分波面法双光束干涉

D 双缝干涉
两光线光程差
d x k (k 0, 1, 2, )
亮纹
D (2k 1) (k 0, 1, 2, ) 暗纹
2
x 2k D
2d
（光强极大位置）
x (2k 1) D
2d
（光强极小位置）
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• 光强分布
I 4I0
讨论
x-2
x-1
0
x1
x2 x
-2
-1
0
1
2k
(1) 屏上相邻明条纹中心或相邻暗条纹中心间距为
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§19.2 分波面法双光束干涉 一、杨氏实验 二、其他类似装置
干涉主要包含以下几个主要问题
•实验装置；
•确定相干光束，求出光程差(相位差)；
•分析干涉花样，给出强度分布； •应用及其他。
杨(T.Young)在1801 年首先发现光的干涉
现象，并首次测量了
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光波的波长。
一、 分波阵面法（杨氏实验)
皮肌炎图片——皮肌炎的症状表现
• 皮肌炎是一种引起皮肤、肌肉、 心、肺、肾等多脏器严重损害的， 全身性疾病，而且不少患者同时 伴有恶性肿瘤。它的1症状表现如 下：
• 1、早期皮肌炎患者，还往往伴 有全身不适症状，如-全身肌肉酸 痛，软弱无力，上楼梯时感觉两 腿费力；举手梳理头发时，举高 手臂很吃力；抬头转头缓慢而费 力。
S
d
M
O
S’
DN
洛埃镜的干涉
处理办法： 等效双缝
d sin
2
或
d x
D2
半波损失
屏上O 点出 现暗条纹
思考：为 什么光程 差公式中 出现了
/2
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S1 S
d S2
双棱镜
D
双棱镜的干涉
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S M1 S1
S2
M2
双面镜的干涉
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例 双缝干涉实验中，用钠光灯作单色光源，其波长为 589.3 nm，屏与双缝的距离 D=600 mm。
求 此云母片的厚度是多少？ 解 设云母片厚度为 d 。无云母片时，零级亮纹在屏上 P 点，
则到达 P 点的两束光的光程差为零。加上云母片后，到达P 点的两光束的光程差为
(n 1)d
当 P 点为第七级明纹位置时
P
7 d 7 7 550 106 6.6 103 mm d
n 1 1.58 1
x D
d
一系列平行的 明暗相间条纹
(2) 已知 d , D 及Δx,可测 ；
(3) Δx 正比于 和 D ，反比于 d ；
(4) 当用白光作为光源时，在零级白色中央条纹两边对称地 排列着几条彩色条纹。
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红光入射的杨氏双缝干涉照片
白光入射的杨氏双缝干涉照片
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您能判断0级 条纹在哪吗？
3. 双缝干涉的常用装置
L
S1
S
d sin S2
f
P
装置2
观察结果与装置1相同！
透镜成像不会引入附加相位差
相干光线的光程差相同等于
d sin
装置2 在屏上相邻亮条纹的间距 x ?
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二、其他类似装置
洛埃镜 费涅耳双棱镜 费涅耳双面镜
M
相当于入射波 与反射波之间 附加了一个半 波长的波程差
1. 实验装置 ( 点源 分波面 相遇)
s1
S
s2
2. 强度分布 步骤
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明条纹位置
明条纹位置
明条纹位置
确定相干光束 计算光程差 根据相长、相消条件确定坐标
•理论分析
r12
D2
y2
(x
d )2 2
S2 •
r22
源自文库
D2
y2
(x
d )2 2
d
S1 •
r2 r1
D
y
P(x,
•
y
,
z)
x
z
O
求 (1) d =1.0 mm 和 d =10 mm两种情况下，相邻明条纹间距分 别为多大？(2) 若相邻条纹的最小分辨距离为 0.065 mm， 能分清干涉条纹的双缝间距 d 最大是多少？
解 (1) 明纹间距分别为
x D 600 5.893104 0.35mm
d
1.0
x D 600 5.893104 0.035mm
d
10
(2) 双缝d间距Dd为 600 5.893104 5.4mm
x
0.065
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例1 用白光作光源观察杨氏双缝干涉。设缝间距为d ，缝 面与屏距离为 D。
求 能观察到的清晰可见光谱的级次。 解 在400 ~ 760 nm 范围内，明纹条件为
xd k
D
最先发生重叠的是某一级次的红光和高一级次的紫光
k λ 红 (k 1)λ 紫 k λ紫 400 1.1
λ 红 λ 紫 760 400
清晰的可见光谱只有一级
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例2 用折射率 n =1.58 的很薄的云母片覆盖在双缝实验中 的一条缝上，这时屏上的第七级亮条纹移到原来的零 级亮条纹的位置上。如果入射光波长为 550 nm。
光程差
r2
r1
2xd r2 r1
xd D
d
D
, x, y
D
观察屏
缝平面
x
x
r1
·p
x1
S1
d
r2
x x x0
oI
S2
x -1
D 双缝干涉
D>>d d mm Dm r1 r2 r
d sin 3
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观察屏
x
x
缝平面
r1
·p
x1
S1
d
r2
x x x0
oI
S2
x -1