光学课件第一章光的干涉13ok.ppt

3 相干长度与谱线宽度有如下关系 为谱线中心频率 为谱线宽度 证明 设光源谱线波长谱线宽度 第j级极大值范围 此时最大光程差 得 1 与该级次对应的程差是实现相干的最大程差 或 上式亦称相干长度 2 二 光源的非单色性对干涉条纹的影响当波长为 的第j级与波长为 的第 1 级条纹重合时 即 j 1 j j j j 光的单色性越好 光的相干长度就越长 光的时间相干性也就越好 结论 4 三 空间相干性 光源总是有一定的线度的 当光源线度不大时 从S和S 发出的光产生的干涉条纹叠加后 仍能分辩清楚明暗条纹 S S 5 当光源线度a较大时 从S和S 发出的光产生的干涉条纹叠加后 干涉条纹对比度降低 明暗条纹变得模糊 S S 6 当光源线度a增大到某一限度时 干涉条纹消失 S和S 发出的光的光程差之差 2 S S 可见 为了产生清晰的干涉条纹 光源的线度受到一定限度 7 我们考虑杨氏实验中点光源微小位移引起干涉条纹变动的情况 取如下坐标 轴向为z 平行于S1 S2线方向为y 垂直画面 向内 为x 起初点源S位于轴上时 零级条纹也在轴上 P0点 当点源沿y方向移到轴外点S 点时 零级条纹将移至轴外P0 点处 P0 的位置由零程差条件决定 8 或 当点源下移时 零程差要求 反之 当点源上移时 必导致干涉条纹向下移动 9 S 到S1和S2的程差 中 中 两式相加得 解得 代入 1 式 P28 10 若这一程差等于半个波长 明变暗 即 解得 干涉条纹可见度为零 此时光源的极限 临界 宽度为 11 1 7薄膜干涉 等倾干涉 引言 地面彩色油膜 肥皂泡上的彩色条纹 一薄膜干涉 一条光线在介质薄膜上的折射 反射情况如下 1 光在介质薄膜反射和折射情况 1 相干条件 振幅反射比 振幅透射比 n1 n2 n3为三种透明介质的折射率 波长为 的单色光以i角入射到膜面上 膜上表面反射 若 根据电磁理论 菲涅耳 可算出 光和下表面的透射光 满足相干条件 具有相同 频率 相同初相 振动方向基本相同 分别汇聚在无穷远处或焦平面上 比较各振幅的大小 可看出相干光强主要决定于1 2光的光程差 多光束干涉可以作为双光束处理 透射光中相邻光束的强度差大 不能按双光束处理 反射光的干涉与投射光干涉互补 反射光中各光束的振幅 补 关于薄透镜的等光程性 P Q 一点光源P发出的光经薄透镜汇聚于Q点 这事实说明 在薄透镜的光路中 由P点发出的光线经透镜聚焦于Q点 则这些光线的光程是相等的 几何路径不相等 当P点移至无限远 焦点 焦平面 1 2两光波在相遇点的相位差由上下表面反射的两光束光程差决定 2 光程差公式 光程差公式 程差计算 A D B C n1 n2 n1 d0 不同光程 光从光密媒质反向光疏媒质时 反射光在入射点处多走了半个波长 光程差公式 我们规定 式中 2项的正负与薄膜及所在介质的折射率有关 规定 1 2两光束的光程差为 明条纹中心 暗条纹中心 5 等倾干涉条纹的特征 等倾干涉明条纹中心满足 具有相同倾角的光线 会聚在无穷远处 或焦平面上 的同一条干涉条纹上 条纹的形状为具有相同倾角的点的轨迹 1 薄膜干涉 透射光干涉光强图样与反射光干涉图样互补 2 反射光强分布 透射光强分布 观察等倾圆条纹的装置 干涉花样 形状 级次排列 明纹为例 内 环半径小 外 环半径大 相同倾角的光在透镜的焦平面上会聚于同一圆环上 故称 等倾条纹 当d连续增大时 中心强度周期性的变化着 由这里不断冒出新的条纹 他们像水波似的发散出去 中心强度每改变