大學物理 光的干涉極力推薦

會計學1大學物理光的干涉極力推薦2.激光光源：受激輻射=(E2-E1)/hE1E2完全一樣(頻率,位相,振動方向,傳播方向)二.光的相干性

1.兩列光波的疊加(只討論電振動)p···12r1r2P:12E0E10E20第1頁/共28頁

非相干光源I=I1

+I2—非相干疊加

完全相干光源

▲相長干涉（明）

(k=0,1,2,3…)▲相消干涉（暗）

(k=0,1,2,3…)2.條紋襯比度（對比度，反襯度）第2頁/共28頁Io2-24-44I13.普通光源獲得相干光的途徑pS

*分波面法分振幅法·p薄膜S*襯比度差(V<1)襯比度好(V=1)振幅比決定襯比度的因素：光源的寬度光源的單色性IImaxImino2-24-4第3頁/共28頁§2雙縫干涉

一.雙縫干涉p·r1r2xx0xIxxDdo單色光入射d>>λ，D>>d(d10-4m,Dm)波程差：相位差：明紋

暗紋第4頁/共28頁條紋間距(1)一系列平行的明暗相間的條紋；

(3)中間級次低；明紋:k

，k=1,2,3…(整數(shù)級)暗紋:(2k+1)/2(半整數(shù)級)(4)

條紋特點：(2)不太大時條紋等間距；某條紋級次=該條紋相應的(r2-r1)/第5頁/共28頁二.光強公式若I1=I2

=I0

,則光強曲線I02-24-4k012-1-24I0x0x1x2x

-2x-1sin0/d-/d-2/d2/d§3其他分波面干涉實驗(自學)第6頁/共28頁§4空間相干性一.空間相干性的概念光源寬度對干涉條紋襯比度的影響設光源寬度為bBDI非相干疊加+1L0N0M0Lb/2d/2LMNS1S2xI合成光強0Nx+1L0M0L-1N=Dλ/d第7頁/共28頁二.極限寬度當光源寬度b增大到某個寬度b0時，干涉條設B>>d和b(一級明紋)紋剛好消失，b0稱為光源的極限寬度。doDB+1L·r2r1r1r2單色光源b0/2·xL△x/2

第8頁/共28頁(B>>b0,d)—光源的極限寬度時，才能觀察到干涉條紋。doDB+1L·r2r1r1r2單色光源b0/2·xL△x/2

第9頁/共28頁三.相干間隔和相干孔徑角1.相干間隔若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。2.相干孔徑角S1S2b0d0B━相干孔徑角第10頁/共28頁0越大空間相干性越好。激光光源可以不受以上限制在θ0范圍內的光場中，正對光源的平面上的任意兩點的光振動是相干的。四.應用舉例1.測遙遠星體的角直徑：bdB星體第11頁/共28頁bdB星體考慮到衍射的影響，有M1M2M3M4屏測星干涉儀2.屏上條紋消失時，反射鏡M1M4間的距離就是d0，測獵戶座星nm測得得λλ使d=d0則條紋消失第12頁/共28頁一.光的非單色性1.理想的單色光

、2.準單色光、譜線寬度

準單色光：在某個中心波長（頻率）附近有一定波長（頻率）范圍的光。

譜線寬度：0oII0I0/2譜線寬度(1)自然寬度·Ei+1Ei+1EiEi§5時間相干性

造成譜線寬度的原因第13頁/共28頁(2)多普勒增寬(3)碰撞增寬二.非單色性對干涉條紋的影響0123456012345Ix-(/2)+(/2)合成光強干涉的最大級次第14頁/共28頁三.相干長度與相干時間1.相干長度

兩列波能發(fā)生干涉的最大波程差

：中心波長SS1S2c1c2b1b2a1a2·pS1S2Sc1c2b1b2a1a2p·注:等代表波列只有同一波列分成的兩部分經(jīng)不同的光程再相遇時才能發(fā)生干涉。波列長度就是相干長度第15頁/共28頁光通過相干長度所需時間2.相干時間第16頁/共28頁§6光程一.光程、光程差

真空中··dabλ

媒質中··abndλn媒質n─媒質中波長光程:L=nd─真空中波長第17頁/共28頁…………n1n2nmd1d2dm光程差：

=L2-L1[例]·S1S2r1r2dnpP:

二.使用透鏡不會產(chǎn)生附加光程差Sacb··S物點到象點各光線之間的光程差為零相位差和光程差的關系：光程L

=

(nidi

)第18頁/共28頁§7薄膜干涉

(一)——等厚條紋一.劈尖（劈形膜）夾角很小的兩個平面所構成的薄膜ennn·A反射光2反射光1單色平行光(設n>

n

)·S121、2兩束反射光來自同一束入射光，它們可以產(chǎn)生干涉。第19頁/共28頁ennn·A反射光2反射光1入射光(單色平行光垂直入射)(設n>

n

)A:1、2的光程差明紋：暗紋：同一厚度e對應同一級條紋——等厚條紋光程差可簡化為圖示情況計算。實際應用中,大都是平行光垂直入射到劈尖上。考慮到劈尖夾角極小,反射光1、2在膜面的第20頁/共28頁Leekek+1明紋暗紋條紋間距又

二.牛頓環(huán)

.S分束鏡M顯微鏡oerR·平晶平凸透鏡暗環(huán)o

牛頓環(huán)裝置簡圖平凸透鏡平晶光程差：(1)(k=0,1,2,…)(2)第k個暗環(huán)半徑暗環(huán)：第21頁/共28頁三.等厚條紋的應用1.劈尖的應用

測波長：已知θ、n，測L可得λ

測折射率：已知θ、λ，測L可得n

測細小直徑、厚度、微小變化Δh待測塊規(guī)λ標準塊規(guī)平晶

測表面不平度等厚條紋待測工件平晶第22頁/共28頁2.牛頓環(huán)的應用

測透鏡球面的半徑R：已知,測

m、rk+m、rk，可得R。

測波長λ：

已知R，測出m

、rk+m、rk，可得λ。

檢驗透鏡球表面質量標準驗規(guī)待測透鏡暗紋第23頁/共28頁§8薄膜干涉（二）——等傾條紋一.點光源照明時的干涉條紋分析L

fPo

r環(huán)B

ennn>nirA

CD··21Siii光束1、2的光程差：得·

··第24頁/共28頁或明紋暗紋傾角i相同的光線對應同一條干涉條紋

—等傾條紋。

形狀:條紋特點:一系列同心圓環(huán)r環(huán)=ftgi

條紋間隔分布:內疏外密

條紋級次分布:e一定時，

波長對條紋的影響:

膜厚變化時,條紋的移動：第25頁/共28頁二.面光源照明時，干涉條紋的分析iPifor環(huán)ennn>n面光源···只要入射角i相同，都將匯聚在同一個干涉環(huán)上（非相干疊加）三.應用：增透(射)膜和增反射膜（自學書P130例2）第26頁/共28頁§9邁克耳遜干涉