2021-2022学年高二物理竞赛课件：光的干涉（16张PPT）

1、第十四章 光的干涉概述:人们对光的认识经历了一个否定的否定过程1）光的机械微粒学说（17世纪-18世纪末）代表：牛顿对立面：惠更斯-波动说分歧的焦点：光在水中的速度1850年佛科（Foucauld）测定微粒说开始瓦解2）光的机械波动说（19世纪初-后半世纪）英国人杨（T.uoung)和法国人菲涅尔(A.T.Fresnel)通过干涉、衍射、偏振等实验证明了光的波动性及光的横波性。3）光的电磁说（19世纪的后半期-）19世纪后半期Maxwell建立电磁理论，提出了光的电磁性，1887年赫兹用实验证实。4）光的量子说（20世纪初-）电磁波动说在解释“热幅射实验”及“光电效应”实验遇到困难。1900年

2、普朗克提出了“热幅射量子理论”爱因斯坦提出了光子理论，将光看成一束粒子流。与电磁波动说相抗衡。二者各自统治着自已的领域。 1924年法国人德布罗意（De.Broglie)大胆地提出了“物质波”的概念，尔后薛定谔、海森伯等人创建了量子力学光的粒子性和光的波动性统一起来。认为光具有波粒二象性。 光是一个复杂性的客体，它的某些方面象波而另一方面象微粒。它的本性只能通过它所表现的性质来确定。 从20 世纪50年代起光学的发展仍是“方兴未 艾，前途无限” 。出现了“相干光学”、“纤维光学”、“全息光学与全息技术”.它是既年轻又古老的科学。也是现代技术的基础。分类：1)几何光学-研究光的直线传播及光学仪器

3、的制造；2)波动光学-研究光的波动性；3)量子光学-研究光与物质的相互作用。光源（light source） 光源发光，是大量原子、分子的微观过程。 = (E2-E1)/hE1E2能级跃迁辐射波列波列长 L = c持续时间108s2、激光光源：受激辐射1、普通光源：自发辐射二、光的相干性 1、两列光波的叠加干涉项光强分布： 非相干光： I =I1+I2 非相干叠加 完全相干光： 相长干涉（明）（k = 0,1,2） 相消干涉（暗） (k = 0,1,2) 2、由普通光源获得相干光的途径 PS *分振幅法： P薄膜S *两束相干光在 P 点相干叠加分波面法：14-2光程和光程差一、光程真空中：r

4、ab 介质中：abnr介质 介质中波长 真空中波长为方便计算光经过不同介质时引起的相差，引入光程的概念。为介质中与路程 r相应的光程。这表明，光在介质中传播路程 r 真空中波长传播路程 nr 引起的相位差相同。我们称 nr由此得到关系：【例】计算图中光通过路程r1和r2在P点的相差。nS1S2r1r2dP和在真空中二、透镜不产生附加光程差 物点到象点（亮点）各光线之间的光程差为零。S acbSFacbABCFacbABCF在干涉和衍射装置中经常要用到透镜，光线经过透镜后并不附加光程差。焦点 F、F 都是亮点，说明各光线在此同相叠加。而 A、B、C 或 a、b、c都在同相面上。BF，CF说明 A

5、F，各光线等光程。BF，CF或 AF，r1r2xdxD0单色光入射d ，D d （d 10 -4m， D1m）波程差：相位差：P一、双缝干涉分波面法产生的光的干涉明纹： 暗纹： 条纹间距：x0 xI xr1r2xdxD0P白光入射的杨氏双缝干涉照片红光入射的杨氏双缝干涉照片（1）中央明纹，两侧一系列对称分布的暗、明相间的等宽、等间距平行于狭缝的直条纹； （2）中间级次低，两边级次高；（3）双缝干涉条纹的特点白光入射时，0级明纹中心为白色（可用来定0级位置），其余级明纹构成彩带，第2级开始出现重叠例1：杨氏双缝干涉实验中，2a0.5mm，在距离为25cm的屏上观察，若光源由波长为4000A和6000A的两种单色光组成。（1）分别求两种光的干涉条纹间距？（2）与中央明纹相距多远处两种光的亮纹第一次重合？解：（1） 的第3级与 的第2级重合。例2、 杨氏双缝实验，2a0.2mm，D1m，求（1）第一级明纹到同侧第4级明纹的距离为7.5mm，