光的干涉(24页)

1、 第一章 光的干涉 本课内容： 14分波面双光束干涉 15干涉条纹的可见度 光波的时、空相干性 14 分波面双光束干涉 a a a n原子的自发辐射 n原子的受激辐射放大（激光） n光源的相干性：能产生频率相同、振动方 向几乎相同、在观察时间内位相差恒定的 光波。 n通常独立的光源之间、或发光体的不同部 分之间是不相干的（激光光源除外）。 n影响干涉实验的因素：光源的相干性、接 收器的时间响应能力。 n获得稳定干涉花样：在任意时刻到达观察 点的，是同一原子在同一次发射出来的但 经不同光程的光波。 在在任意时刻任意时刻到达到达观察点观察点的，是的，是同一原子同一原子在在同同 一次一次发射出来的但

2、经发射出来的但经不同光程不同光程的光波。的光波。 n惠更斯原理 任何时刻波面上波面上的每一点每一点都可作为球面次次 波波的波源波源，这些次波在某一时刻的波面的 包络面形成波在该时刻的新波面。 程后叠加并发生干涉的两部分经过不同的光分振幅干涉：次波本身 叠加并发生干涉同部分产生的次波相互分波面干涉：波面的不 干涉器 1、杨氏干涉实验 杨氏双缝干涉实验杨氏双缝干涉实验 由于s1和s2位于同一波面上 0)( 0201 21 aa 2 )( 2 0201 空间任意一点两振动的位相差为 两次波在光屏上p点叠加的强度有 )(cos4 ) 2 (cos4 )cos1 (2 cos2 22 1 22 1 2

3、1 21 2 2 2 1 a a a aaaai 光强关系变化曲线 i 0 2-24-4 k 01 2-1-2 4i0 x 0 x1x2x -2 x -1 sin 0 /d- /d-2 /d2 /d 2、菲涅耳双面镜 s为线状单色光源（s是光阑上的细缝），s1和s2 为s所成的虚像，可当做两相干光源。 s、s1和s2 三点在同一圆上，s1和s2之间的距离d2rsin。 a r r r 条纹的间距为 sin2 ) 1( 0 00 12 r lr d r d r j d r j yyy d r jy j r y d 0 0 由杨氏干涉实验的结果可得 为两平面镜间的夹 角，l为两平面镜交 点到屏的距

4、离 3、洛埃镜 将光屏移动到n点，s和s，到n点的光程相 等，但n处的光强却为最小值（暗纹）。 n洛埃镜表明：光在介质表明上反射，且入 射角接近90时，产生半波损失。 2 0 r y d 4、维纳驻波实验 n存在半波损失 15 可见度、时间相干性和空间相干性 n可见度的定义 minmax minmax ii ii v n光源的非单色性对干涉条纹的影响 设光源的波长为，其波长范围为 +。不同波长的0级 条纹完全重合，但其它各级条纹并不重合： 2 0 21 0 1 d r jy d r jy， 因此，波长为1与2的光波 ，其同一级（亮）条纹的间距为： )( 12 0 12 d r jyy 即亮条纹的宽度： d r j d r jy 00 )( 随着 j 的增大， 明条纹的宽度 也在增大 波长为的第 j 级条纹 波长为 +的第 j 级条纹 波长范围为 +的第 j 级明条纹宽度 d r jy 0 波长为的第 j+1级条纹 j d r j d r j d r jy )() 1 00 0 （ 得由 若波长为 +的第 j 级条纹与波长为的第 j+1级条纹重合 此干涉级对应的光程差为 2 j 为实现相干的最大光程差，即空间某位置对应的光程 差不