大學物理-波的干涉課件

教學基本要求:★1理解波的相干條件及獲得相干光的方法,能應(yīng)用相位差和波程差分析、確定相干波疊加后振幅加強和減弱的條件.★2掌握光程的概念以及光程差和相位差的關(guān)系,理解在什么情況下的反射光有相位躍變★3能分析楊氏雙縫干涉條紋及薄膜等厚干涉條紋的位置.4了解邁克耳孫干涉儀的工作原理教學基本要求:1101波的疊加與干涉1、波的疊加原理1)幾列波相遇后仍保持它們原有的特性(頻率、波長、振幅、傳播方向)不變,互不干擾。2)在相遇時任一點的振動為各列波單獨存在時在該點所引起的振動位移的矢量和。般而言,波的疊加較復雜波的疊加101波的疊加與干涉22.波的干涉頻率相同、振動方向相同、有恒定的相位差的兩列波相遇時,使某些地方振動始終加強,或始終減弱的現(xiàn)象●相干波條件1)兩列波振動方向相同;2)兩列波頻率相同;3兩列波有穩(wěn)定的相位差。波的干涉1滿足這三個條件的兩列波稱為相干波波的干涉22.波的干涉3●干涉加強減弱條件設(shè)有兩個相干波源S1及S2y1o=Acos(t+o)yoo=A,cos(at+oo)兩列波在P點引起的振動表達式分別為:2丌ViP=A,cos(at-r,+P1o)V2p=A2cos(at-r2+Pro)當此兩列波發(fā)出的波在空間P點相遇時,為同方向同頻率振動合成。Y,+y2=AcoS(at+o)●干涉加強減弱條件4合振幅為A=1A2+A2+2A1A2co(2-9o-2n3★★2±2k(R=01,2…)干涉相長Ap=920-90(2k+1)z干涉相消當q0o=q0時,波程差為A=A,+A±k2k+1)2A=A-A△A合振幅為A=1A2+A2+2A1A2co(2-9o-2n35由于波的強度正比于振幅的平方,而42=A2+A2+2A1A2cos△g所以兩列波疊加后的強度為:I=1+2+2√12Cos△g疊加后波的強度隨著兩列相干波在空間各點所引起的振動相位差的不同而不同。當1=L2時,有:I=21(+cs△)=41s2△98π-6-4x46x8布由于波的強度正比于振幅的平方,而42=A2+A2+2A1A26例101設(shè)S1、S2為兩個相干波源,兩者相距四分之一波長,如圖102所示。S1比S2的相位超前π/2。若兩列波在S父多S2連線方向上的強度相同,且不隨距離變化,求在S1、S線上(1)S2右側(cè)各點的合成波的強度如何?解:(1)設(shè)S2右側(cè)任Pr點P與S2的距離為x,則r2=r,r1=x+/4;而兩波源的相位差為q2-91=z/2,所以這兩列波在P點引起的振動的相位差為A=2-q1-2x2-n=所以S2右側(cè)各點的干涉加強,其合振幅恒為A2A。因為波的強度P所以合成波的強度F41例101設(shè)S1、S2為兩個相干波源,兩者相距四分之一波長,7(2)S1左側(cè)各點的合成波的強度如何?設(shè)S1左側(cè)任一點Q與S1的距離為x,同樣的方法可求得這兩列波在P點引起的振動的相位差為△=q2-升-2x32~1丌2丌22422所以S1左側(cè)各點的干涉相消,其合振幅恒為0,所以合成波的強度也為0。P7o910(2)S1左側(cè)各點的合成波的強度如何?83.相干波的獲得振動方向相同、頻率相同、相位差恒定是兩列波能夠相干的必要條件。機械波易做到,光波不易滿足。光是電磁波?？梢姽獠ㄩL380nn760nn(m=10m=l0A)1原因:與光源發(fā)光機制有關(guān)原子能級躍遷產(chǎn)生光波列波列長度l;大致v;偏振。光源中許多原子、分子能級躍遷各自獨立,產(chǎn)生的光波在頻率、振動方向、位相上各不相同,故兩個獨立光源產(chǎn)生的光不是相干光(如兩盞燈)。3.相干波的獲得9大學物理-波的干涉課件10大學物理-波的干涉課件11大學物理-波的干涉課件12大學物理-波的干涉課件13大學物理-波的干涉課件14大學物理-波的干涉課件15大學物理-波的干涉課件16大學物理-波的干涉課件17大學物理-波的干涉課件18大學物理-波的干涉課件19大學物理-波的干涉課件20大學物理-波的干涉課件21大學物理-波的干涉課件22大學物理-波的干涉課件23大學物理-波的干涉課件24大學物理-波的干涉課件25大學物理-波的干涉課件26大學物理-波的干涉課件27大學物理-波的干涉課件28大學物理-波的干涉課件29大學物理-波的干涉課件30大學物理-波的干涉課件31大學物理-波的干涉課件32大學物理-波的干涉課件33大學物理-波的干涉課件34大學物理-波的干涉課件35大學物理-波的干涉課件36大學物理-波的干涉課件37大學物理-波的干涉課件38大學物理-波的干涉課件39大學物理-波的干涉課件40大學物理-波的干涉課件41大學物理-波的干涉課件42大學物理-波的干涉課件43大學物理-波的干涉課件44大學物理-波的干涉課件45大學物理-波的干涉課件46大學物理-波的干涉課件47大學物理-波的干涉課件48大學物理-波的干涉課件49大學物理-波的干涉課件50大學物理-波的干涉課件51大學物理-波的干涉課件52大學物理-波的干涉課件53大學物理-波的干涉課件54大學物理-波的干涉課件55大學物理-波的干涉課件56大學物理-波的干涉課件57大學物理-波的干涉課件5