第二十二章光的干涉

第二十二章光的干涉光矢量:光強(qiáng)Ｉ0.400.450.500.550.600.650.700.75紫藍(lán)青綠黃橙紅二、光就是電磁波1、人眼對于顏色得感覺就是由光得頻率決定得2、引起眼睛視覺效應(yīng)和光化學(xué)效應(yīng)得就是光波得電場3、人眼及物理儀器檢測光得強(qiáng)度就是由波得能流密度決定得第22章光得干涉(InterferenceofLightWave)本章介紹思路:§22、1楊氏雙縫干涉§22、2相干光§22、5光程§22、6薄膜干涉(一)——等厚干涉§22、7薄膜干涉(二)——等傾干涉§22、8邁克爾遜干涉儀一、基本原理二、典型現(xiàn)象三、重要應(yīng)用 ·三、光波得疊加P12r1r2··討論1、非相干疊加2、相干疊加(1)頻率相同(2)相位差恒定(3)光矢量振動方向平行(1)相長干涉(明)(2)相消干涉(暗)如果如果3干涉現(xiàn)象得光強(qiáng)分布圖象如相位差:22、5光程介質(zhì)中相差:光程就是一個折合量,在相位改變相同得條件下,把光在介質(zhì)中傳播得路程折合為光在真空中傳播得相應(yīng)路程改變相同相位得條件下1、定義光程:2、物理意義:真空中相差:光程差:由光程差計算相位差光程……

多種介質(zhì)3、光程得計算大家學(xué)習(xí)辛苦了，還是要堅持繼續(xù)保持安靜加強(qiáng)減弱(k=012……)加強(qiáng)和減弱得條件:相位:加強(qiáng)減弱(k=012……)光程差:(1)頻率相同(2)相位差恒定(3)光矢量振動方向平行(1)熱輻射(2)電致發(fā)光(3)光致發(fā)光(4)化學(xué)發(fā)光自發(fā)輻射(5)同步輻射光源(6)激光光源受激輻射22、2相干光一、光源1普通光源得發(fā)光機(jī)制原子能級及發(fā)光躍遷基態(tài)激發(fā)態(tài)躍遷自發(fā)輻射波列波列長

L=

c普通光源得發(fā)光特點(diǎn):(1)一個原子每一次發(fā)光只能發(fā)出一個波列,(2)原子得發(fā)光就是斷續(xù)得,(3)各原子得各次發(fā)光就是完全相互獨(dú)立得。非相干(不同原子發(fā)得光)非相干(同一原子先后發(fā)得光)二從普通光源獲得相干光方法:分波陣面法分振幅法相干條件:(1)頻率相同(2)相位差恒定(3)光矢量振動方向平行相干光源:同一原子得同一次發(fā)光2、相干光源非相干(不同原子發(fā)的光)非相干(同一原子先后發(fā)的光)分波陣面法*光源分振幅法22、1楊氏雙縫干涉托馬斯?

楊一、楊氏實驗1、實驗裝置及實驗現(xiàn)象p2、定量分析Ik012-1-24I0x0x1x2x-2x-1光強(qiáng)分布

一定時，若變化，則將怎樣變化？

用折射率n=1、58得很薄得云母片覆蓋在雙縫實驗中得一條縫上,這時屏上得第七級亮條紋移到原來得零級亮條紋得位置上。如果入射光波長為550nm解

設(shè)云母片厚度為d。無云母片時,零級亮紋在屏上P點(diǎn),則到達(dá)P點(diǎn)得兩束光得光程差為零。加上云母片后,到達(dá)P點(diǎn)得兩光束得光程差為當(dāng)P點(diǎn)為第七級明紋位置時例求此云母片得厚度就是多少？P二、菲涅爾雙鏡PL三、勞埃鏡接觸處,

屏上O點(diǎn)出現(xiàn)暗條紋半波損失相當(dāng)于入射波與反射波之間附加了一個半波長得波程差?1s反相相干光源有半波損失無半波損失入射波反射波透射波透射波沒有半波損失?物象之間等光程原理光程1光程2光程3光程1=光程2=光程3分振幅法22、6薄膜干涉(一)等厚干涉二從普通光源獲得相干光方法:分波陣面法分振幅法相干光源:同一原子得同一次發(fā)光2、相干光源分波陣面法*光源分振幅法一、劈尖干涉亮紋暗紋討論:1)e相同得條紋在同一級上,稱為等厚干涉2)

e=0得棱邊處,就是暗紋,這就是半波損失一例證。4)任意相鄰明(暗)紋間距為L光程差:3)相鄰明（暗）紋薄膜厚度差劈尖干涉入射光:單色平行光垂直入射e

n介質(zhì)

●A反射光1反射光2空氣一、劈尖干涉

每一條紋對應(yīng)劈尖內(nèi)得一個厚度,當(dāng)此厚度位置改變時,對應(yīng)得條紋隨之移動、干涉條紋得移動例1、把金屬絲夾在兩塊平玻璃之間,形成劈尖,如圖所示,如用單色光垂直照射,就得到等厚干涉條紋。若單色光得波長

=589、3nm,金屬絲與劈尖頂點(diǎn)間得距離D=28、880mm,30條明紋間得距離4、295mm,求金屬絲得直徑d？Dθd解:L

e明紋暗紋

劈尖膜應(yīng)用之一:測量金屬細(xì)絲得直徑劈尖膜應(yīng)用之二:檢測工件表面得平整程度L明紋暗紋

A●●BC●工件表面就是上凸得。La工件表面就是凹下去得。則:紋路深為:設(shè):a就是條紋彎曲深度,L就是條紋間隔,精度可達(dá)0、1μm左右。而:h為紋路深度ekek+1L

ehaLah紋路深度得測量*

干涉圖樣:內(nèi)疏外密中心為暗點(diǎn)得圓環(huán)。*

明紋、暗紋條件:亮紋暗紋

牛頓環(huán)光路簡圖平凸透鏡平晶分束鏡M.So顯微鏡21erO●●●Rer*

明(暗)環(huán)得半徑:明環(huán)半徑暗環(huán)半徑反射光透射光中心為亮點(diǎn)得圓環(huán)。二、牛頓環(huán)二、牛頓環(huán)1、實驗裝置2、實驗現(xiàn)象21erO●●●Rer3、定量分析4、牛頓環(huán)應(yīng)用測量未知單色平行光得波長檢測光學(xué)鏡頭表面曲率就是否合格不合格！33、7薄膜干涉(二)等傾干涉n2>n1兩相干光得光程差亮紋暗紋n1n2n1F●eγB2C1P●DiA●γ41點(diǎn)光源照射時得干涉條紋分析n1n2

n1

eS●iiLfF●ii●P●P’

rk環(huán)1)干涉條紋就是圓環(huán):越靠近中心,環(huán)紋級次越高,中心處級次最高2)中心處:3）膜厚每增大，中心冒出一個亮斑4)相鄰圓環(huán)角間距:內(nèi)疏外密e大紋密n大紋密e

n介質(zhì)

●A反射光1反射光2空氣21erO●22、7薄膜干涉(Ⅱ)——等傾干涉一、實驗裝置二、定量分析DnF●eγB2C1P●iA●γn

eS●iiLfF●ii●P●P’Rk環(huán)1)干涉條紋就是圓環(huán):越靠近中心,環(huán)紋級次越高,中心處級次最高2)中心處:3）膜厚每增大，中心冒出一個亮斑4)相鄰圓環(huán)角間距:內(nèi)疏外密e大紋密n大紋密~！~擴(kuò)展光源1)增透膜對某一特定波長

,反射干涉相消,透過相長。2)高反膜

對某一特定波長使反射率大大加強(qiáng),透射率相應(yīng)減少。三、應(yīng)用——增透膜、增反膜3)干涉濾光層

多層膜可使從白光中獲得特定波長范圍得光。

例3:為了利用光得干涉作用減少玻璃表面對入射光得反射,以增大透射光得強(qiáng)度,常在儀器鏡頭(折射率為1、50)表面涂敷一層透明介質(zhì)膜

(多用MgF2,折射率為1、38),稱為增透膜。若使鏡頭對人眼和照相機(jī)底片最敏感得黃綠光(

=550nm)反射最小,試求介質(zhì)膜得最小厚度。

解:因上、下表面反射光都有半波損失由干涉相消條件得所以按題意求氟化鎂薄膜厚度得最小值,故應(yīng)取k=0