波动光学光干涉

1、关于波动光学光的干涉第一张，PPT共四十八页，创作于2022年6月普通光源：自发辐射独立(不同原子发的光)独立(同一原子先后发的光) 发光的随机性 发光的间歇性第二张，PPT共四十八页，创作于2022年6月 光波是电磁波。 光波中参与与物质相互作用（感光作用、生理作用）的是 E 矢量，称为光矢量。3、光强单色光只含单一波长的光。复色光含多种波长的光。准单色光光波中包含波长范围 很窄的成分的光。2、光的颜色和光谱可见光频率范围可见光波长范围第三张，PPT共四十八页，创作于2022年6月 E 矢量的振动称为光振动。 在波动光学中，主要讨论的是相对光强，因此在同一介质中直接把光强定义为：二、光的相干

2、性相干波的条件：同频率，同振动方向，相位差恒定干涉现象：在相干区域内，一些点振动始终加强，一些点始终减弱。第四张，PPT共四十八页，创作于2022年6月获得两束相干光的方法分振幅法 其原理是利用反射、折射把波面上某处的振幅分成两部分，再使它们相遇从而产生干涉现象。第五张，PPT共四十八页，创作于2022年6月*光源分波阵面法 光源发出的某一波阵面上，取出两部分面元作为相干光源第六张，PPT共四十八页，创作于2022年6月一、杨氏双缝干涉实验S1S2S*14-2 杨氏双缝干涉实验 光程 劳埃德镜第七张，PPT共四十八页，创作于2022年6月杨氏干涉条纹D d波程差：干涉加强明纹位置干涉减弱暗纹位

3、置第八张，PPT共四十八页，创作于2022年6月(1)明暗相间的条纹对称分布于中心O点两侧。 干涉条纹特点：(2)相邻明条纹和相邻暗条纹等间距，与干涉级k无关。两相邻明（或暗）条纹间的距离称为条纹间距。若用复色光源，则干涉条纹是彩色的。第九张，PPT共四十八页，创作于2022年6月方法一：方法二： (3) D, d一定时，由条纹间距可算出单色光的波长。(4)中央条纹由波程差 确定。其位置不一定在坐标原点处。第十张，PPT共四十八页，创作于2022年6月1、菲涅耳双面镜虚光源 、平行于屏幕上O点在两个虚光源连线的垂直平分线上，屏幕上明暗条纹中心对O点的偏离 x为：二、其它分波阵面干涉装置光栏第十

4、一张，PPT共四十八页，创作于2022年6月2 洛埃镜光栏第十二张，PPT共四十八页，创作于2022年6月 当屏幕 E 移至 处，从 S1和 S2 到 L点的光程差为零，但是观察到的是暗条纹，表明两光波在此干涉相消。相位差应为 。说明反射时有相位突变或半波损失存在。结论：光由光疏介质（垂直或掠）入射到光密介质界面上时，反射光相对入射光产生 相位突跃变或称半波损失第十三张，PPT共四十八页，创作于2022年6月光程 干涉现象决定于两束相干光的相位差。两束相干光通过不同的介质时，相位差不能单纯由几何路程差决定。 光在折射率为n的介质中传播几何路程为r，相应的相位变化为 三、光程与光程差波源的振动频

5、率第十四张，PPT共四十八页，创作于2022年6月 光程表示在相同的时间内光在真空中通过的路程，它避免了介质中波长的概念，因为通常已知的波长都是真空中的波长。S1, S2初相位相同的相干光源定义 nr 为光程第十五张，PPT共四十八页，创作于2022年6月光程差光在真空中的波长若两相干光源不是同相位的两相干光源同相位，干涉条件第十六张，PPT共四十八页，创作于2022年6月ABCDEABCDE透镜不会引起附加的光程差LFFL透镜的等光程性透镜的等光程性第十七张，PPT共四十八页，创作于2022年6月不同光线通过透镜要改变传播方向，但不会引起附加光程差A、B、C 的位相相同，在F点会聚，互相加强

6、A、B、C 各点到F点的光程都相等。AaF比BbF经过的几何路程长，但BbF在透镜中经过的路程比AaF长，透镜折射率大于1，折算成光程， AaF的光程与BbF的光程相等。解释使用透镜不会引起各相干光之间的附加光程差。第十八张，PPT共四十八页，创作于2022年6月问：原来的零级条纹移至何处？若移至原来的第 k 级明条纹处，其厚度 h 为多少？：已知：S2 缝上覆盖的介质厚度为 h ，折射率为 n ，设入射光的波长为. 解：从S1和S2发出的相干光所对应的光程差当光程差为零时，对应所以零级明条纹下移例第十九张，PPT共四十八页，创作于2022年6月原来 k 级明条纹位置满足：设有介质时零级明条纹

7、移到原来第 k 级处，它必须同时满足：第二十张，PPT共四十八页，创作于2022年6月 利用薄膜上、下两个表面对入射光的反射和折射，可在反射方向（或透射方向）获得相干光束。肥皂泡的干涉条纹14-3 薄膜干涉 第二十一张，PPT共四十八页，创作于2022年6月油膜上的干涉条纹蝉翼上的干涉条纹其它干涉条纹第二十二张，PPT共四十八页，创作于2022年6月扩展光源照射下的薄膜干涉a1a2a 在一均匀透明介质n1中放入上下表面平行,厚度为e 的均匀介质 n2(n1)，用扩展光源照射薄膜，其反射和透射光如图所示第二十三张，PPT共四十八页，创作于2022年6月M1M2n1n3n2eLir2i134Pda

8、bci光在界面处的相位跃变1.光路分析第二十四张，PPT共四十八页，创作于2022年6月2 光线a2与光线 a1的光程差为：讨论有无半波损失a1a2a第二十五张，PPT共四十八页，创作于2022年6月半波损失（额外程差）问题薄膜折射率介于中间无半波损失薄膜折射率比两边大或小时,有半波损失两边为同种介质时是否有半波损失？薄膜aa1a2n1n2n3第二十六张，PPT共四十八页，创作于2022年6月干涉加强干涉相消若垂直入射，即i=0n1n3n2e123 干涉条件相同入射角（倾角）的光线干涉形成同一级条纹，因此这种干涉又名等倾干涉。第二十七张，PPT共四十八页，创作于2022年6月M1M2n1n3n

9、2e34bir光程差加与不加的条件与反射光时的正好相反 薄膜折射率介于中间时有半波损失；薄膜折射率比两边的大或小时无半波损失。4. 透射光的干涉第二十八张，PPT共四十八页，创作于2022年6月增透膜- 利用薄膜上、下表面反射光的光程差符合相消干涉条件来减少反射，从而使透射增强。增反膜- 利用薄膜上、下表面反射光的光程差满足相长干涉，因此反射光因干涉而加强。5、增透膜和增反膜第二十九张，PPT共四十八页，创作于2022年6月问：若反射光相消干涉的条件中取 k=1，膜的厚度为多少？此增透膜在可见光范围内有没有增反？例 已知用波长 ，照相机镜头n3=1.5，其上涂一层 n2=1.38的氟化镁增透膜

10、，光线垂直入射。解：因为 ，所以反射光光程差不考虑/2。反射光干涉相消的条件是：代入k 和 n2 求得：第三十张，PPT共四十八页，创作于2022年6月此膜对反射光干涉相长的条件：可见光波长范围 400700nm波长412.5nm的可见光有增反。第三十一张，PPT共四十八页，创作于2022年6月一、 劈尖干涉夹角很小的两个平面所构成的薄膜D12空气劈尖棱边楔角劈尖干涉 （等厚干涉） 牛顿环第三十二张，PPT共四十八页，创作于2022年6月平行单色光垂直照射空气劈尖上，上、下表面的反射光将产生干涉，厚度为e 处，两相干光的光程差为12neO第三十三张，PPT共四十八页，创作于2022年6月干涉条

11、件劈尖上厚度相同的地方，两相干光的光程差相同，对应一定k值的明或暗条纹。等厚干涉棱边处，e=0,=/2，出现暗条纹实心劈尖12n2eOn1n3第三十四张，PPT共四十八页，创作于2022年6月空气劈尖任意相邻明条纹对应的厚度差：任意相邻明条纹(或暗条纹)之间的距离 l 为：在入射单色光一定时，劈尖的楔角愈小，则l愈大，干涉条纹愈疏； 愈大，则l愈小，干涉条纹愈密。当用白光照射时，将看到由劈尖边缘逐渐分开的彩色直条纹。非空气劈尖第三十五张，PPT共四十八页，创作于2022年6月 测细小直径、厚度、微小变化h待测块规标准块规平晶 测表面不平度等厚条纹待测工件平晶 检验透镜球表面质量标准验规待测透镜

12、暗纹第三十六张，PPT共四十八页，创作于2022年6月利用空气劈尖干涉原理测定样品的热膨胀系数样品平板玻璃石英圆环空气劈尖 上平板玻璃向上平移/2的距离，上下表面的两反射光的光程差增加。劈尖各处的干涉条纹发生明暗明(或暗明暗)的变化。如果观察到某处干涉条纹移过了N条，即表明劈尖的上表面平移了N/2的距离。劈尖干涉的应用-干涉膨胀仪第三十七张，PPT共四十八页，创作于2022年6月空气薄层中，任一厚度e处上下表面反射光的干涉条件：二、牛顿环第三十八张，PPT共四十八页，创作于2022年6月各级明、暗干涉条纹的半径：随着牛顿环半径的增大，条纹变得越来越密。e=0,两反射光的光程差 =/2，为暗斑。

13、第三十九张，PPT共四十八页，创作于2022年6月例 已知：用紫光照射，借助于低倍测量显微镜测得由中心往外数第 k 级明环的半径 , k 级往上数第16 个明环半径 ，平凸透镜的曲率半径R=2.50m求：紫光的波长？解：根据明环半径公式：第四十张，PPT共四十八页，创作于2022年6月14-4 迈克耳逊干涉仪Albert Abrham Michelson ,1852 -1931 1907年诺贝尔物理学奖获得者第四十一张，PPT共四十八页，创作于2022年6月M1S半透半反膜2121G1G2M1M2第四十二张，PPT共四十八页，创作于2022年6月一、迈克耳逊干涉仪光束2和1发生干涉若M1、M2

14、平行 等倾条纹若M1、M2有小夹角 等厚条纹若条纹为等厚条纹，M1平移d时，干涉条移过N条，则有：M12211S半透半反膜M2M1G1G2应用：微小位移测量测折射率第四十三张，PPT共四十八页，创作于2022年6月例.在迈克耳逊干涉仪的两臂中分别引入 10 厘米长的玻璃管 A、B ，其中一个抽成真空，另一个在充以一个大气压空气的过程中观察到107.2 条条纹移动，所用波长为546nm。求空气的折射率？第四十四张，PPT共四十八页，创作于2022年6月解：设空气的折射率为 n迈克耳逊干涉仪的两臂中便于插放待测样品，由条纹的变化测量有关参数。精度高。 充气过程中折射率在变化，所以k也在变化。第四十五张，PPT共四十八页，创作于2022年6