光的干涉 精品课件

1、光的干涉 第1页，共39页，2022年，5月20日，17点46分，星期一S发射的任一束光1，经薄膜上下界面反射后得到平行光2和3，它们被L会聚于焦平面上一点P，显然2和3满足相干光条件，将产生干涉。2、3两光线的光程差为：Sabcdn1n2n3PiiCDB123LeA45第2页，共39页，2022年，5月20日，17点46分，星期一其中的/2为半波损失的效果（当光从折射率小的光疏介质，射入折射率大的光密介质时，反射光有半波损失）。第3页，共39页，2022年，5月20日，17点46分，星期一对透射光4和5，此时的光程差为：它们的干涉图样将与2和3正好相反/互补。Sabcdn1n2n3PiiCD

2、B123LeA45第4页，共39页，2022年，5月20日，17点46分，星期一若S为复色光源，照射薄膜后，能观察到彩色的干涉条纹。结论：一束光从面光源上S点射到薄膜表面时，产生反 射、折射光，这两列光波的振幅都小于入射光的 振幅。可形象地说：“振幅被分割了”。同理，光 到下表面时，又有反射光与折射光，所以说振幅 一次一次地被分割，此方法称为分振幅法。第5页，共39页，2022年，5月20日，17点46分，星期一二、 增透膜与反射膜由上面所讨论的薄膜干涉可知，可以通过镀膜的方法提高光学仪器的折射率或反射率，这种膜称为增透或反射膜。n0ncnh如图：镀层厚度为h ，折射率n0ncn，当以波长为的

3、光垂直入射时，反射光的光程差为：若要达到增透的效果只需：即：反射光相互减弱，此时h 应满足：第6页，共39页，2022年，5月20日，17点46分，星期一反之要达到增反的效果只需：（1）等倾干涉由薄膜干涉公式：可知，对于厚度e 均匀的平行平面薄膜，若用单色光照射，光程差只随入射角i 的改变而改变。这样，具有相同入射角的光线产生的干涉条纹相互重叠，称为等倾干涉。三、 等厚干涉与等倾干涉第7页，共39页，2022年，5月20日，17点46分，星期一（2）等厚干涉由薄膜干涉公式：可知，对于厚度e 不均匀的平行平面薄膜，若用单色光以同一入射角照射，光程差只随厚度e 的改变而改变。这样，具有相同厚度的地

4、方反射光产生的干涉条纹相互重叠，称为等厚干涉。典型的等厚干涉包括劈尖、牛顿环等。第8页，共39页，2022年，5月20日，17点46分，星期一M3.5 劈尖干涉明纹暗纹S劈尖角第9页，共39页，2022年，5月20日，17点46分，星期一等厚干涉条纹劈尖不规则表面白光入射单色光入射肥皂膜的等厚干涉条纹第10页，共39页，2022年，5月20日，17点46分，星期一（明纹）（暗纹）讨论 1）劈尖为暗纹.劈尖干涉第11页，共39页，2022年，5月20日，17点46分，星期一3）条纹间距（明纹或暗纹）2）相邻明纹（暗纹）间的厚度差劈尖干涉第12页，共39页，2022年，5月20日，17点46分，星

5、期一 每一条纹对应劈尖内的一个厚度，当此厚度位置改变时，对应的条纹随之移动. 4 ）干涉条纹的移动第13页，共39页，2022年，5月20日，17点46分，星期一 例 1 有一玻璃劈尖 , 放在空气中 , 劈尖夹角 , 用波长 的单色光垂直入射时 , 测得干涉 条纹的宽度 , 求 这玻璃的 折射率.解第14页，共39页，2022年，5月20日，17点46分，星期一2）测膜厚1）干涉膨胀仪 劈尖干涉的应用第15页，共39页，2022年，5月20日，17点46分，星期一空气 3）检验光学元件表面的平整度4）测细丝的直径第16页，共39页，2022年，5月20日，17点46分，星期一3.6 牛顿环由

6、一块平板玻璃和一平凸透镜组成光程差第17页，共39页，2022年，5月20日，17点46分，星期一 牛顿环实验装置显微镜SL M半透半反镜T牛顿环干涉图样第18页，共39页，2022年，5月20日，17点46分，星期一R光程差明纹暗纹re暗环半径明环半径第19页，共39页，2022年，5月20日，17点46分，星期一 4）应用例子:可以用来测量光 波波长，用于检测透镜质 量，曲率半径等. 1）从反射光中观测，中心点是暗点还是亮点？从透 射光中观测，中心点是暗点还是亮点？2）属于等厚干涉，条纹间距不等，为什么？3）将牛顿环置于 的液体中，条纹如何变？工 件标 准 件暗环半径明环半径讨论第20页，

7、共39页，2022年，5月20日，17点46分，星期一 测量透镜的曲率半径第21页，共39页，2022年，5月20日，17点46分，星期一总结1）干涉条纹为光程差相同的点的轨迹，即厚度相等的点的轨迹2）厚度线性增长条纹等间距，厚度非线性增长条纹不等间距第22页，共39页，2022年，5月20日，17点46分，星期一3 ）半波损失需具体问题具体分析第23页，共39页，2022年，5月20日，17点46分，星期一4）条纹的动态变化分析（ 变化时） 第24页，共39页，2022年，5月20日，17点46分，星期一例1、一平凸透镜放在一平镜上,一波长为=5893的单色光垂直照射于其上,测量反射光的牛顿

8、环.测得从中央数起第k个暗环的弦长为Lk=3.00mm,第(k+5)个暗环的弦长为Lk+5=4.60mm,如图所示.求平凸透镜的曲率半径R。lk+5lk.O第25页，共39页，2022年，5月20日，17点46分，星期一解：根据暗环半径公式：lk+5lk.Odrk+5rk第26页，共39页，2022年，5月20日，17点46分，星期一例2、在图示的装置中,平面玻璃板是由两部分组成的(冕牌玻璃n1=1.50和火石牌玻璃n2=1.75),透镜是由冕牌玻璃制成,而透镜与玻璃之间的空间充满着二硫化碳(n=1.62)，若用单色光垂直入射时，在反射光中测得右边 k 级明纹的半径为4mm，k+5级明纹的半径

9、为6mm。平凸透镜的R=10m。求 （1）入射光的波长；（2）左边牛顿环的图样如何?n1n2n1nn第27页，共39页，2022年，5月20日，17点46分，星期一解： （1）右：n1 nn1, nn3，故有半波损失n1n2n1nn第28页，共39页，2022年，5月20日，17点46分，星期一n1n2n1nn第29页，共39页，2022年，5月20日，17点46分，星期一3.6 迈克尔逊干涉仪 美国物理学家。1852 年12月19日出生于普鲁士斯特雷 诺（现属波兰），后随父母移居美国，1837年毕业于美国海 军学院，曾任芝加哥大学教授，美国科学促进协会主席,美国 科学院院长；还被选为法国科学

10、院院士和伦敦皇家学会会 员，1931年5月9日在帕萨迪纳逝世。 迈克耳孙主要从事光学和光谱学方面的研究，他以毕生精力从事光速的精密测量，在他的有生之年，一直是光速测定的国际中心人物。他发明了一种用以测定微小长度、折射率和光波波长的干涉仪（迈克耳孙干涉仪），在研究光谱线方面起着重要的作用。1887年他与美国物理学家E.W.莫雷合作，进行了著名的迈克耳孙-莫雷 实验，这是一个最重大的否定性实验，它动摇了经典物理学的基础。他研制出高分辨率的光谱学仪器，经改进的衍射光栅和测距仪。迈克耳孙首倡用光波波长作为长度基准，提出在天文学中利用干涉效应的可能性，并且用自己设计的星体干涉仪测量了恒星参宿四的直径。

11、由于创制了精密的光学仪器和利用这些仪器所完成的光谱学和基本度量学研究，迈克耳孙于1907年获诺贝尔物理学奖金。 第30页，共39页，2022年，5月20日，17点46分，星期一用迈克耳孙干涉仪测气流第31页，共39页，2022年，5月20日，17点46分，星期一单色光源反射镜 反射镜一 迈克耳孙干涉仪与 成 角补偿板 分光板 移动导轨第32页，共39页，2022年，5月20日，17点46分，星期一反射镜 反射镜单色光源光程差 的像第33页，共39页，2022年，5月20日，17点46分，星期一当 不垂直于 时，可形成劈尖型等厚干涉条纹.反射镜 反射镜单色光源第34页，共39页，2022年，5月

12、20日，17点46分，星期一干涉条纹移动数目二 迈克尔孙干涉仪的主要特性 两相干光束在空间完全分开，并可用移动反射镜或在光路中加入介质片的方法改变两光束的光程差.移动距离移动反射镜第35页，共39页，2022年，5月20日，17点46分，星期一 干涉条纹的移动 当 与 之间距离变大时 ，圆形干涉条纹从中心一个个长出, 并向外扩张, 干涉条纹变密; 距离变小时，圆形干涉条纹一个个向中心缩进, 干涉条纹变稀 .第36页，共39页，2022年，5月20日，17点46分，星期一插入介质片后光程差光程差变化干涉条纹移动数目介质片厚度光程差第37页，共39页，2022年，5月20日，17点46分，星期一三 相干长度 单色点光源中分子或原子的发光是间歇的，而每一列波列是一段有限长L，同一波列分解的两列