大學(xué)物理13光波的干涉2s

波動光學(xué)電子教案一、光源二、光波的描述（Interferenceoflight）第十三章

光的干涉

光程差與位相差：光程：光波在介質(zhì)中所經(jīng)歷的幾何路程L￠

與介質(zhì)折射率n之積nL￠稱為光程。透鏡或透鏡組在光路中不會帶來附加的光程差。2.菲涅耳雙鏡（自學(xué)）明暗條紋的位置：真空中：介質(zhì)中：將屏移到B處，證實了半波損失的存在!1S￠1S.3.洛埃鏡19洛埃鏡例1.已知楊氏實驗中：=0.55m，d=3.3mm，D=3m。

求：(1)條紋間距x。(2)放置厚度l=0.01mm的平行平面玻璃于S2之前，計算條紋位移的距離及方向。解：（1）根據(jù)公式：代入數(shù)據(jù)可得：（2）設(shè)未放玻璃前P為k級極大：1S2S加玻璃后增加了光程差：聯(lián)立0<求得：則：注：若測得x，則可求出n。204.光源對干涉條紋的影響原子發(fā)光是間歇性的，每個波列持續(xù)的時間是普通光源的相干長度：理論證明：相干長度可達(dá)幾百公里恰好能相干的情形時間相干性激光的相干長度：22恰能干涉的最大光程差=相干長度=波列長度l光波單色性愈好，相干長度愈長，時間相干性愈好。兩光相干不相干2)空間相干性光源寬度對干涉條紋襯比度的影響。設(shè)光源寬度為bBDI非相干疊加0N0M0Lb/2d/2LMNS1S2+1L0L-1NxI合成光強(qiáng)0N0M當(dāng)ON與L的第一級極大重合時，干涉條紋消失，總光強(qiáng)均勻分布。22光源線度愈小，干涉條紋愈清晰，空間相干性愈好。各點發(fā)出的光干涉條紋錯開,然后強(qiáng)度相加，使條紋對比度降低或不清晰。設(shè)B>>d和b0

(一級明紋)—光源的極限寬度時，才能觀察到干涉條紋。注：若b

和B一定，則要得到干涉條紋，必須—相干間隔d0越大，光場的空間相干性越好。23doDB+1L·r2r1r1r2單色光源·xL四、分振幅干涉1.等傾干涉（薄膜干涉）設(shè)薄膜厚度為d，折射率為n——厚度均勻的薄膜所得到的干涉并且：n1<

n

<n223

(3)明暗條件還可用折射角表示為：±

(4)明暗條件中是否考慮半波損失，要看的關(guān)系21,,nnn要加！不考慮！

(2)明暗條件中沒有號，因條紋不對稱。注意：24(1)“max”中，k0

因為r

不可能為零。(1)傾角i相同的光線對應(yīng)同一條干涉圓環(huán)條紋干涉條紋特征：L

fPo

r環(huán)n1n2niSi

·Pifor環(huán)n面光源··—等傾干涉(2)不同傾角i構(gòu)成的等傾條紋是一系列同心圓環(huán)25動畫(1)傾角i相同的光線對應(yīng)同一條干涉圓環(huán)條紋。干涉條紋特征：——等傾干涉(2)不同傾角i

構(gòu)成的等傾條紋是一系列同心圓環(huán)。(3)條紋間隔分布：26{內(nèi)疏外密(4)愈往中心，條紋級別愈高。*若改變d即：中心O點處的干涉級最高中心向外冒條紋中心向內(nèi)吞條紋動畫Po

r環(huán)n1n2niSi

·(5)光源是白光——彩色干涉條紋d

一定時，k，irk27（1）透射光也有干涉現(xiàn)象反射光加強(qiáng)的點，透射光正好減弱（互補(bǔ)）說明：明暗條件為：

單色光垂直入射時：復(fù)色光垂直入射時，（2）平行光垂直入射的干涉現(xiàn)象薄膜表面全亮、n1n2n薄膜表面有的顏色亮，有的消失。等傾干涉的應(yīng)用使某些顏色的單色光在表面的反射干涉相消，增加透射?！鐾改ぃ?8或全暗、或不亮不暗損失Pin1<n<n2n1D例2.折射率n=1.50的玻璃表面涂一層

MgF2(n=1.38),為使它在5500?波長處產(chǎn)生極小反射，這層膜應(yīng)多厚？解：最薄的膜k=0，此時k取其它值亦可，但d不能太厚。假定光垂直入射(n1<n2<n3),不加/229(時間相干性)?

多層膜（增加反射）使某些顏色的光反射本領(lǐng)高達(dá)99%，而使透射減弱。例3.

氦氖激光器中的諧振腔反射鏡，對波長=6328?

的單色光的反射率在99%以上，為此反射鏡采用在玻璃表面鍍上

的多層膜，求每層薄膜的實際厚度（按最小厚度要求，光近似垂直入射）

第一層：第二層：302.等厚干涉（厚度不均勻的薄膜干涉）1）劈尖干涉（空氣隙劈尖）

B處（厚度為d）的明暗條件：若i=0,并注意到n=1，代入上式得：31干涉條紋的分布特征：(2)棱邊處d=0(1)每一k值對應(yīng)劈尖某一確定厚度d

即同一厚度對應(yīng)同一干涉級干涉條紋是一組與棱邊平行的明暗相間的條紋——等厚條紋n1=n2nn1<n<n2

(3)相鄰兩明（暗）紋間對應(yīng)的厚度差為:)2(nlTdD32對應(yīng)著暗紋對應(yīng)著亮紋(4)明（暗）紋間距l(xiāng):、一定，l確定，條紋等間距條紋變密,條紋疏遠(yuǎn)33一定，、l；、l(5)復(fù)色光入射得彩色條紋波長變角度變34*