大学基础物理电子教案：21光的干涉

第21章光的干涉

习题课§21.1光源及光波的相干条件＊§21.5光波的空间相干性和时间相干性§21.2分波面两光束干涉§21.3分振幅薄膜干涉＊§21.4迈克尔逊干涉仪第21章光的干涉卷首页作业(1)习题:14,16,18预习:§21.3大学基础物理（3）电子教案21.1.1引言(1).微粒说与波动说之争牛顿

惠更斯1850年5月6日，Foucault的实验证明章首页§21.1光波的相干条件引言光源波的迭加相干条件21.1光源及光波的相干条件1.光的本质2.光学分类几何光学物理光学波动光学、量子光学现代光学激光、全息光学、非线性光学、付电磁波(真空)波粒二象性电磁波(以太)机械波微粒波动

20世纪初1860年19世纪17世纪(2).过程里叶光学、光信息、光通讯章首页21.1光源及光波的相干条件引言光源波的迭加相干条件21.1.2光源1.光源的分类激光光源普通光源冷光源、热光源2.热光源发光特点各原子或分子发出的波列彼此完全独立原子或分子发光是间歇的章首页21.1光源及光波的相干条件引言光源波的迭加相干条件3.热光源一般不能作为相干光源4.相干光源的获得方法波面分割法振幅分割法振动面分割法5.光矢量(或光振动)章首页21.1光源及光波的相干条件引言光源波的迭加相干条件21.1.3同振向同频率两列单色1.合成波波动方程平面波的迭加章首页21.1光源及光波的相干条件引言光源波的迭加相干条件2.光强和平均光强的分布规律21.1.4相干迭加和相干条件1.非相干迭加章首页21.1光源及光波的相干条件引言光源波的迭加相干条件2.相干迭加章首页21.1光源及光波的相干条件引言光源波的迭加相干条件3.相干条件两光波在相遇点的光程差不能太大两光波在相遇点所产生的(2)补充条件：(1)必要条件：频率相同的两光波在相遇点有相同的振向和恒定的位相差光振动的振幅相差不太大章首页21.1光源及光波的相干条件引言光源波的迭加相干条件历史上的著名方法条纹的分布规律§21.2分波面两光束干涉21.2.1历史上获得相干光的著名方法1.杨氏双缝2.菲涅尔双面镜3.洛埃德镜.章首页21.2分波面两光束干涉历史上的著名方法条纹的分布规律21.2.2干涉条纹的分布规律1.相干性分析先分析S为一个原子再考虑S为多个原子的情形的情形(以杨氏为例)章首页21.2分波面两光束干涉2.干涉条纹的分布规律3.明纹宽度和暗纹宽度明纹宽度和暗纹宽度相等，与级数k无关4.条纹分布特征历史上的著名方法条纹的分布规律章首页21.2分波面两光束干涉反映的是光波空间的周期性，

一般的，2a在mm量级以下，D在m量级以下。3.洛埃德镜中的半波损失干涉放大为光强分布空间的周期性,由∆x间接测出.∆x反映的是干涉场中光强分布的空间周期性,可通过历史上的著名方法条纹的分布规律章首页21.2分波面两光束干涉光程和光程差薄膜干涉概述=f(i);f();f(e)21.3.1光程和光程差1.光程概念的引入不同的介质，则在真空中

在介质中§21.3分振幅薄膜干涉21.3分振幅薄膜干涉在位相改变相同的条件下，nx可认为是光在真空中所经过的几何路程，称为光程，用表示。若光通过章首页作业(2)习题:19,24,28,30预习:＊§21.42.薄透镜不产生附加光程差薄透镜光心主光轴付光轴主焦点付焦点焦平面透镜可改变光线传播方向在光路中放入薄透镜不会光程和光程差薄膜干涉概述=f(i);f();f(e)........引起附加光程差章首页21.3分振幅薄膜干涉21.3.2薄膜干涉概述各反射光线与入……相对光强……(3)(2)(1)反射光线1.相干性分析光程和光程差薄膜干涉概述=f(i);f();f(e)射光线的相对光强章首页21.3分振幅薄膜干涉2.求光程差3.有关问题的说明±/2的符号选择和k值范围的确定透射光1′和2′的和n2<n1时反射透射的光程和光程差薄膜干涉概述=f(i);f();f(e)章首页21.3分振幅薄膜干涉21.3.3=f(i)薄膜的等倾k与i有一一对应关系1.单色点光源产生的等倾2.单色面光源产生的等倾干涉条纹光程和光程差薄膜干涉概述=f(i);f();f(e)干涉条纹干涉条纹怎样形成的？请点击动画1请点击动画2章首页21.3分振幅薄膜干涉3.等倾干涉条纹的定量分析(1)干涉条件(2)相邻干涉圆环对应倾角的变化光程和光程差薄膜干涉概述=f(i);f();f(e)章首页21.3分振幅薄膜干涉(3)讨论“-”表明非间等距

膜越厚，条纹越密膜的折射率越高，条纹越密光程和光程差薄膜干涉概述=f(i);f();f(e)章首页21.3分振幅薄膜干涉21.3.4=f()-复色面光源的薄膜干涉条纹k与有一一对应关系例：利用薄膜干涉可测定膜的厚度和折光程和光程差薄膜干涉概述=f(i);f();f(e)率（增透膜)或反射率（高反膜）等。射率、光的波长、提高光学器件的透射章首页21.3分振幅薄膜干涉21.3.5=f(e)-等厚干涉条纹k与e有一一对应关系1.等厚干涉图样的位置分析2.劈尖

光程和光程差薄膜干涉概述=f(i);f();f(e)(1)干涉条件章首页21.3分振幅薄膜干涉（3）两个重要结果(4)应用检测表面光平程度(图)光程和光程差薄膜干涉概述=f(i);f();f(e)（2）条纹形状章首页21.3分振幅薄膜干涉光程和光程差薄膜干涉概述=f(i);f();f(e)章首页21.3分振幅薄膜干涉3.牛顿环(1)干涉条件‹同劈尖›光程和光程差薄膜干涉概述=f(i);f();f(e)（2）牛顿环装置（3）条纹形状●1.4章首页21.3分振幅薄膜干涉明环半径公式暗环半径公式证明提示：(3)应用测检验透镜表面质量⑵两个重要公式光程和光程差薄膜干涉概述=f(i);f();f(e)章首页21.3分振幅薄膜干涉装置条纹的观察用途21.4.1干涉仪的装置＊§21.4迈克尔逊干涉仪章首页21.4迈克尔逊干涉仪作业(3)习题:32,33预习:§22-1,221.4.2等倾等厚条纹的观察1.光路分析2.光程分析章首页21.4迈克尔逊干涉仪装置条纹的观察用途3.等倾和等厚干涉条纹的控制，观察等与不严格平行时，可观察等厚倾干涉条纹干涉条纹章首页21.4迈克尔逊干涉仪装置条纹的观察用途21.4.3干涉仪的用途2.测的原理3.测t(或n)的原理视场中的干涉条纹分布发生改变章首页21.4迈克尔逊干涉仪装置条纹的观察用途＊§21.5光波的空间相干性和时间相干性21.5光波的空间相干性和…21.5.1干涉条纹的可见度21.5.2光波的空间相干性图21.25光源宽度对干涉条纹可见度的影响条纹的可见度空间相干性时间相干性21.5光波的空间相干性和…干涉条纹可见度不为零的条件是

即光源缝宽度

对于给定宽度的缝光源，两缝间沿波线垂直方向上，并不是任意两处的光都能产生干涉.条纹的可见度空间相干性时间相干性图21.26扩展光