大学物理专题三光的干涉.ppt

专题三 光的干涉 一 光的干涉 1、相干条件 2、获得相干光的基本原理和具体方法 基本原理：把光源上同一点发出的 同一束光分成两部分 具体方法：分波阵面法、分振幅法 3、光程、光程差、相位差 光程： 光程差： 相位差： p r1 r2 x x D d o i A B C D r 二 基本思想与方法 干涉点的光强度： 干涉相长： 干涉相消： 相干叠加的反映 光程差 用光程差表示的干涉加强/减弱条件： 分析光的干涉现象所遵循的一般思路： 1) 了解干涉原理，熟悉光路图 2) 计算由光源到场点的光程、光程差（注意考虑半波损失） 3) 代入公式 干涉相长 干涉相消 4) 根据计算结果分析明暗条纹的分布情况 分波阵阵面法分振幅法 举举例杨杨氏双缝缝干涉薄膜干涉 干涉原理 等厚干涉等倾倾干涉 劈尖牛顿环顿环 光程差 （明暗条件 ） 条纹纹特点 d A 2 1 12 1 2 3 r1 r2 x x D d o 三 常见的干涉现象 与几种干涉有关的公式 杨氏双缝干涉相邻明(暗)条纹间距: 劈尖: n h ek ek+1 L 相邻明(暗)条纹间距: 相邻明(暗)厚度差: o R 牛顿环: 第k个明环半径 第k个暗环半径 r 越大条纹越密 越大，干涉条纹愈密。 三， 常见的干涉 迈克尔逊干涉仪M2 M1 E G2 G1 S 2 2 1 1 半透半反膜 利用分振幅法使两个相互垂直的平面镜形成一特等效的空气薄膜 四 课堂讨论 1、有人认为：相干叠加服从波的叠加原理，非相干叠加不服从 波的叠加原理，对不对？相干叠加与非相干叠加有何区别？ 答: 相干叠加： 非相干叠加： 不对。相干与非相干在本质上都是波的叠加的结果 。所以，非相干叠加同样服从波的叠加原理。而干 涉现象是波的叠加的一种特殊情况。 区别： 2、怎样理解光程的概念？试讨论： 1)光线a、b分别从两个同相位的相干点光源S1、S2发出，试讨论 ： A为S1、S2 连线中垂线上的一点，在S1与A之间插入厚度为 e，折射率为n的玻璃片，如下图（1）a、b两光线在A点的光 程差及相位差为何？分析A点干涉情况。 S2 * * S1 A a b n 干涉相消 解: 干涉相长 * * S1 S2 a b c p 光轴 2) 如下图（2）,a、b、c三束光与透镜主光轴平行，当a、c两束 光经透镜后相遇于P点时，光程差= ？P点是亮还是暗？ 光线经过透镜没有附加光程差 解: 入射光从光疏介质进入光密介质时，将在反射面上产生 半波损失。 3、如图所示的双缝干涉装置中，观察屏上的P点处原为明条纹。 若将缝 盖住，并在 与 连线的垂直平分面处置一反射镜M， 试分析此时P点处干涉情况。 P M 解: P点是明纹： 放M后，附加半个波长的光程差。 洛埃镜实验 P点变暗纹 5、利用光的干涉可检验工件质量。将A、B、C三个直径相近的 小球放在两块平板玻璃之间，用单色平行光垂直照射，所观察 到的干涉条纹如图所示 1)若已知单色光的波长 ，试求三个小球的直径之差。 A B C 解:等厚干涉条纹 同一条纹对应的薄膜厚度相同 相邻明纹或暗纹之间的厚度差为 如图所示，波长为 的单色平行光斜入射于双缝上，缝距为 ： ，且双缝与观察屏的距离 。问： （1）明纹位置如何？ （2）若欲使0级明纹移至 点，可在缝 前置一折射率为n的 透明薄片，则薄片的厚度 ， （1）明纹位置如何？ O点附近的明纹间距如何? 解 : 明纹条件： （2）若欲使0级明纹移至 点，可在缝 前置一折射率为n的 透明薄片，则薄片的厚度 光线AS1O的光程： A 光线S2O的光程： MN 11 22 、波长为的两束单色相干平行光1和2，分别以图示的入射角 和 入射在屏幕面MN上，求屏幕上干涉 条纹的间距。 解: 考虑相邻两明条纹， 条纹中心为A、B，级 次分别为k 、 k+1 ， A、B两点间距为x。 AB 、有一在空气中镀有双层增透膜的玻璃，第一层膜、第二层膜 及玻璃的折射率分别n1、n2、n3，且知n1n3 ，今以真空中波 长为的单色平行光垂直入射到增透膜上，设三束反射光（只考 虑一次反射）a、b、c在空气中的振幅相等，欲使这三束光相干 叠加后的总强度为零，求第一层膜和第二层膜的最小厚度t1和t2。 解: a b c 思路 解: a b c n1n3 、波长为6800A的平行光垂直照射到l0=12cm长的两块玻璃片上 ，两玻璃片的一边相互接触，另一边被厚为D=0.048mm的纸片隔 开。试问在这12cm内呈现多少条暗条纹？ 解: 方法1: 劈尖干涉 暗纹： 方法2: 反射光2 反射光1 D 将 代入 时，暗纹 共有142条暗纹 相邻两暗纹的厚度差为 、如图所示，一个折射率为 的平凸透镜，其球面半径为 ，放在折射率为 、 的两种平板玻璃上。平凸透镜与平板玻 璃间充满折射率为