白哈工大教材Y第17章光的干涉

1,光的电磁理论,光矢量：,1.光强,可见光：,波长：,频率：,光强,光是一定波段的电磁波,第17章光的干涉,2,2.光谱曲线,图谱线及其宽度,谱线宽度,3.光波的描述,理想的单色光场波函数,单色光准单色光光谱曲线（谱线）,3,1.光波叠加原理,遵从波的独立传播原理,多列波交叠区有:,条件:介质是线性的,光波服从叠加原理,2.光的干涉,17-1相干光,4,相干波,相位差,合振幅,如果光在相同介质中传播,5,光程:,光程差:,相位差:,3光程差,如果光在不同介质中传播,6,加强,减弱,(k=012),加强和减弱的条件:,相位:,加强,减弱,(k=012),光程差:,光的强度或明暗在空间非均匀的稳定分布,-光的干涉,7,从普通光源获得相干光方法:,分波前法,分振幅法,分振动面法,4.获得相干光方法,普通光源的发光特点:,1)一个原子每一次发光只能发出一个波列,2)原子的发光是断续的,3)各原子的各次发光是完全相互独立的,两个普通光源或同一普通光源的不同部分所发出的光是不相干的,8,17-2杨氏双缝干涉,一杨氏双缝干涉实验,实验装置,分波阵面干涉,9,杨氏干涉条纹,P点光强,S1和S2振动方向相同,相位相同,频率相同,10,光强极大极小交替出现,形成明暗相间、等亮度、等间距的条纹.,明纹中心:,暗纹中心:,条纹间距(亮亮或暗暗),11,讨论:,12,二菲涅耳双棱镜、双面镜和劳埃德镜,图菲涅耳双面镜,图劳埃德镜,图菲涅耳双棱镜,暗纹,为什么？,半波损失！,13,*三非单色性对干涉条纹的影响（光场的时间相干性）,1.干涉条纹可见度(衬度)定义:,14,准单色光：中心波长为谱线宽度为,干涉条纹消失的位置：,波长为+/2成分的第k级明纹与波长为-/2成分的第（k+1）级明纹重合的位置。,相干长度,2.非单色性对干涉条纹的影响,15,白光,与,同数量级,He-Ne激光,长,单色性好,相干长度,波列长度L,相干时间,时间相干性：光源在同一时刻发的光分为两束后又先后到达某一观察点，只有这先后到达的时差小于某一值时才能在观察点产生干涉。,16,光源宽度对干涉条纹影响-光场的空间相干性,*四光源大小对干涉条纹的影响（光场的空间相干性）,17,带光源双缝干涉的强度分布曲线,18,设光源上边缘处线光源L产生的中央条纹0L与下边缘处线光源N产生的第一级亮纹1N重合。,空间相干性：具有一定宽度的普通光源发出的光波，要使其波面上的两点（S1和S2）作为次波源能发生干涉现象，这两点之间的距离必须小于某一值。,19,相干间隔d0：干涉条纹刚好消失时，S1和S2之间的距离,最大张角s：S1和S2对光源S的中心所张的角,20,亮点,薄透镜，近轴光线：,透镜不产生附加光程差,一般在透镜前找光程差,d,亮,暗,亮,暗,条纹间距,一透镜不引起附加的光程差,17-3等倾干涉,21,分振幅干涉定域干涉,点光源非定域干涉,扩展光源的定域干涉,薄膜干涉,二薄膜干涉,22,n2n1,两相干光的光程差,亮纹,暗纹,当e、n2、n1确定，,则相同入射角的入射光线有相同光程差。,它们在透镜焦平面上构成同一级条纹，称等倾干涉。,由,三等倾干涉,23,等倾干涉条纹,24,1)增透膜,对某一特定波长，反射干涉相消，透过相长。,2)高反膜,对某一特定波长使反射率大大加强，透射率相应减少。,增透膜、多层膜,3)干涉滤光层,多层膜可使从白光中获得特定波长范围的光。,25,一劈尖,亮纹,暗纹,讨论：,1）,2）,3）,e相同的条纹在同一级上，称为等厚干涉,e=0的棱边处，是暗纹，这是半波损失一例证。,任意相邻明（暗）纹间距为L,劈尖干涉,17-4等厚干涉,26,二牛顿环,1)干涉图样：内疏外密中心为暗点的圆环。,2）明纹、暗