大學(xué)物理復(fù)習(xí)干涉市公開(kāi)課獲獎(jiǎng)?wù)n件

1、17 光干涉第1頁(yè)第1頁(yè)一光電磁理論頻率：可見(jiàn)光：波長(zhǎng)：第2頁(yè)第2頁(yè)1.光強(qiáng) 能流密度（波印亭矢量）用 代表電磁波，稱光矢量在一個(gè)周期內(nèi)平均能流密度主要是光相對(duì)強(qiáng)度，為簡(jiǎn)便定義第3頁(yè)第3頁(yè)2. 光譜曲線譜線及其寬度譜線寬度3. 光波描述抱負(fù)單色光場(chǎng)波函數(shù)單色光：含有單一頻率準(zhǔn)單色光光譜曲線 （譜線）波長(zhǎng)強(qiáng)度普通：0.110-3nm激光：10-9nm第4頁(yè)第4頁(yè)復(fù)振幅:復(fù)數(shù)表示式1) 單色平面波:2) 單色發(fā)散球面波:光 強(qiáng) :第5頁(yè)第5頁(yè)4. 普通吸取和選擇吸取物質(zhì)對(duì)給定波段內(nèi)各種波長(zhǎng)光吸取程度幾乎相同對(duì)可見(jiàn)光, 改變光強(qiáng), 不改變顏色.選擇吸取:若物質(zhì)對(duì)一些波長(zhǎng)光吸取尤其強(qiáng), 則物質(zhì)有選擇吸

2、取可見(jiàn)光入射后, 變?yōu)椴噬?5. 吸取光譜線狀譜帶狀譜連續(xù)譜發(fā)射譜吸取譜普通吸取: 第6頁(yè)第6頁(yè)6.光色散)光速和折射率真空光速介質(zhì)中光速介質(zhì)折射率介質(zhì)中波長(zhǎng)為真空中波長(zhǎng)為第7頁(yè)第7頁(yè)正常色散: 正常色散曲線n 隨 增長(zhǎng)而單調(diào)下降,下降率在短波一端更大色散曲線第8頁(yè)第8頁(yè)第9頁(yè)第9頁(yè)石英色散曲線反常色散全波段色散曲線n 隨 增長(zhǎng)而增長(zhǎng)第10頁(yè)第10頁(yè)一、光波相干條件(1) 頻率相同(2) 相位差恒定(3) 振動(dòng)方向平行(存在互相平行振動(dòng)分量)光源S1光源S2折射率不同 光程差光干涉 干涉項(xiàng)光程第11頁(yè)第11頁(yè)加強(qiáng)削弱 ( k = 0 1 2) 加強(qiáng)和削弱條件:相位差:加強(qiáng)削弱 ( k = 0

3、1 2) 光程差:第12頁(yè)第12頁(yè)二、相干光取得光源最基本發(fā)光單元是分子、原子1.普通光源發(fā)光特點(diǎn)E1E2能級(jí)躍遷輻射自發(fā)輻射 不同原子發(fā)光：獨(dú)立一個(gè)原子發(fā)光：間歇、隨機(jī)非相干輻射一個(gè)原子每一次發(fā)光只能發(fā)出一個(gè)波列2) 原子發(fā)光是斷續(xù)3) 各原子各次發(fā)光是完全互相獨(dú)立 兩個(gè)普通光源或同一普通光源不同部分所發(fā)出光是不相干 第13頁(yè)第13頁(yè)3，激光；1，受激輻射 （激光介質(zhì)）2，如何激發(fā) Ne 共振轉(zhuǎn)移（激發(fā)機(jī)制）電子碰橦共振轉(zhuǎn)移20.61eV基態(tài) 基態(tài)電子碰橦碰橦20.66632.8nm 3，如何積累功率 諧振腔全反鏡 2%透射鏡4， 激光器陽(yáng)極陰極第14頁(yè)第14頁(yè)2.相干光取得分波面法分振幅法

4、薄膜1s12s不滿足相干條件s12s滿足相干條件第15頁(yè)第15頁(yè) 托馬斯.揚(yáng)（Thomas.Yong ,17731829）。幼年時(shí)就聰慧過(guò)人，尤其擅長(zhǎng)語(yǔ)言，青年時(shí)會(huì)10種語(yǔ)言。以后他攻讀醫(yī)學(xué)，但對(duì)物理學(xué)也有很大興趣。在研究聽(tīng)覺(jué)和視覺(jué)問(wèn)題時(shí)，他注意到光微粒說(shuō)和波動(dòng)說(shuō)爭(zhēng)論，盡管當(dāng)初在學(xué)術(shù)界占統(tǒng)治地位是微粒說(shuō)，但是他注意到惠更斯波動(dòng)說(shuō)合理性，18他完畢了著名楊氏雙縫試驗(yàn)，驗(yàn)證了光波動(dòng)性。第16頁(yè)第16頁(yè)1. 楊氏雙縫干涉試驗(yàn)1) 試驗(yàn)裝置縫寬： 10-4 m雙縫距離 d: 0.1-3 mm屏到雙縫距離 D: 1-10 m屏上橫向觀測(cè)范圍: 1-10 cm“盡管我仰慕牛頓大名，但是我并不因此而認(rèn)為他是

5、萬(wàn)無(wú)一失。我遺憾地看到，他也會(huì)弄錯(cuò)，而他權(quán)威有時(shí)甚至也許阻礙科學(xué)進(jìn)步。” “他最先破譯了數(shù)千年來(lái)無(wú)人能解讀古埃及象形文字?！?第17頁(yè)第17頁(yè)2. 楊氏干涉條紋P點(diǎn)光強(qiáng)S1 和 S2 振動(dòng)方向相同, 相位相同頻率相同第18頁(yè)第18頁(yè)光強(qiáng)極大極小交替出現(xiàn), 形成明暗相間、等亮度、等間距條紋.明紋中心:暗紋中心:條紋間距(亮 亮或暗暗)第19頁(yè)第19頁(yè)討論:光強(qiáng)極大極小交替出現(xiàn), 形成明暗相間、等亮度、等間距條紋.明紋中心:暗紋中心:條紋間距(亮 亮或暗暗)第20頁(yè)第20頁(yè) 一定期，若 改變，則 將如何改變？1）第21頁(yè)第21頁(yè)2） 條紋間距 與 關(guān)系如何？ 一定期，第22頁(yè)第22頁(yè)3. 菲涅耳雙

6、棱鏡、雙面鏡和勞埃鏡暗紋為何？半波損失！菲涅耳雙面鏡DM2S1S2S菲涅耳雙棱鏡SS1S2觀測(cè)屏D勞埃鏡S1SDM觀測(cè)屏第23頁(yè)第23頁(yè)例、楊氏雙縫干涉試驗(yàn)中, 單色光源波長(zhǎng)為 =550nm,圖中D=3m, d=S1S2=3.3mm,求：(1)條紋間距; (2)若將一厚度l=0.01mm折射率為n玻璃片放在縫S2后面,此時(shí)條紋如何移動(dòng)?寫(xiě)出第k級(jí)條紋移動(dòng)距離x表示式.s2S1OMNdDxn,l解: (1) 條紋間距 第24頁(yè)第24頁(yè)移動(dòng)距離為:“”表示向下移動(dòng).(2) 條紋由x向下移動(dòng)至x 處 .放玻璃片前,放玻璃片后,S2S1OMNdDxn,lx第25頁(yè)第25頁(yè) 解： 介質(zhì)中光程差為條紋間隔

7、為例. 在楊氏干涉試驗(yàn)中，用 =632.8 nm 氦氖激光束垂直照射間距為 d=1.14mm 兩個(gè)小孔，小孔至屏幕垂直距離為 D=1.50 m。試求下列兩種情況下干涉條紋間距： (1) 整個(gè)裝置放在空氣中； (2) 整個(gè)裝置放在 n=1.33 水中。dDSpx=第26頁(yè)第26頁(yè)例 n=1.58薄云母片覆蓋楊氏雙縫干涉裝置一條縫，這時(shí)接受屏中心被第五級(jí)亮紋占據(jù)。（1）若=0.55m，求薄云母片厚度?（2）若d=0.60mm ，D=2.5m，求：x0=?（2）干涉條紋中明紋間距為：零級(jí)明紋在屏上位置（到屏中心位置）為：解：（1）設(shè)云母片厚度為e，則兩束光到達(dá)屏中央光程差為：第27頁(yè)第27頁(yè)亮點(diǎn)薄透鏡，近軸光線：透鏡不產(chǎn)生附加光程差普通在透鏡前找光程差fSS1S20Pxd亮暗亮暗條紋間距第28頁(yè)第28頁(yè)1）干涉條紋可見(jiàn)度(襯度)定義:下面兩節(jié)研究干涉條紋清楚度問(wèn)題 光源寬度影響-空間相干性 光源單色性影響