知识资料物理学(五)(新版)

朽木易折，金石可镂。千里之行，始于足下。PAGE第页/共页7第四节波动光学一、基本内容（一）光的干涉1、相干光的获得与杨氏双缝干涉（1）相干光必须满意：频率相同、光振动的方向相同、相遇点相位差恒定。获得相干光的主意：杨氏双缝、菲涅耳双镜、双棱镜、洛埃镜。rr1r2xdxD0P·杨氏双缝干涉暗示图设d>>，D>>d两相干光芒在P处相遇时，他们的相位差为：＝波程差：(2-4-2)明纹中央的位置(2-4-3)式中k=0为中央（零级）明纹，k=1为一级明纹中央，其余依此类推。暗纹中央的位置(2-4-4)式中k=1为一级暗纹中央，k=2为二级暗纹中央，其余依此类推。条纹间距（相邻的明纹或相邻的暗纹之间的距离）：(2-4-5)若用白光照耀狭缝，则在屏上除中央明纹呈白色外，其余各级明纹均为彩色条纹，同一级明纹为从紫到红的彩带。二、薄膜干涉1、光程为方便计算光经过不同介质时引起的相差，引入光程的概念。定义L=nr为介质中与路程r相应的光程。n为介质的折射率。2、光程差(δ)与相位差(△φ)的关系3、半波损失(1)、从光疏→光密,当光芒正入射(i=0°)或掠入射(i≈90°)时,产生附加的光程差,反射光有半波损失.(2)、从光密→光疏,反射光无半波损失;(3)、在任何情况下,透射光都没有半波损失。4、薄膜干涉反射光芒：若n1<n2>n1,应计半波损失（2-4-7）注重：①明纹中k只能从1开始取②上式是当n2>n1时推导出的，其它情况应考虑其反射时是否有半波损失。=3\*GB3③当e，n1，n2一定时，两条反射光芒的光程差随入射角i而改变，不同的干涉明条纹和暗条纹相应地具有不同的倾角，而同一干涉条纹上的各点都具有同一的倾角，因此这种干涉称为等倾干涉条纹。5．非匀厚薄膜干涉、劈尖、牛顿环1）劈尖干涉劈尖(劈形膜)：夹角很小的两个平面间的介质薄膜叫劈尖。两玻璃片的交线为棱边，在平行于棱边的线上，劈尖的厚度是相等的。设劈尖的折射率为n2,其周围介质的折射率为n1,(n2<n1),θ角很小，若波长为λ的单色光垂直入射，则在劈尖的上下表面反射的反射光芒在劈尖的上表面相遇，其光程差为：式中e为光照处劈尖的厚度。e=0时，棱边为零级暗纹两相邻明（暗）纹对应的厚度差为：两相邻明暗纹对应的厚度差为：λ/4n2对空气劈尖，n2=1,两相邻明(暗)纹间距L当入射光波长和介质n2决定时，θ角越大（或越小），条纹宽度将越密（或越宽）。所以劈尖干涉条纹为平行于棱边的明暗相间的直条纹,且条纹等间距。2)牛顿环在曲率半径很大的平凸透镜和平板玻璃（折射率为n1）之间形成一厚度不匀称的空气层（n2=1,n2<n1）。单色光垂直照耀时，在空气层上下表面反射的光，因干涉而得到一系列明暗相间的同心环状干涉条纹，称为牛顿环。若入射光波长为λ，垂直入射，当空气层上下表面的反射光在上表面相遇时的光程差为：(2-4-10)e=0时,两条反射光芒的光程差为λ/2，所以中央为零级暗纹(暗斑)说明有半波损失。牛顿环半径（牛顿环装置图中的几何关系得）因为R>>e，可略去e2得：3)迈克耳逊干涉仪迈克耳逊干涉仪的视场中有N条明纹移过，则平面镜移动的距离为分束板分束板补偿板因为原子发光是间歇的,每次发光持续时光小于10－8s,发出的波列有一定长度,原子前、后两次发的光并不相干,为了使经M1和M2反射的两分光束(1)和(2)均取自同一原子同一时刻发出的同