1.3_分波面双光束.ppt

1、1,明暗条纹的条件,明暗纹位置：,明条纹中心位置,暗条纹中心位置,k 称为条纹级数，式中的号表明干涉条纹在点P0的两边对称分布， k=0,谓之中央明纹。,两相邻明（暗）纹间距：,3,一、光源的发光机制,通常情况下，当两个光源同时照明同一区域时，观察不到干涉图样，说明通常两个独立的普通光源之间的叠加是非相干叠加，即它们是非相干光源。为什么普通的独立光源是非相干光源呢？这是由它们的发光机制决定的。,凡能发光的物体称为光源。光源的最基本发光单元是分子、原子。,光源的发光机理, = E/h,能级跃迁辐射,L,波列长 L = c,相干时间 ,1）普通光源: 自发辐射,不同原子，同一时刻发出的光波列独立,

2、同一原子，不同时刻发出的光波列独立,分子或原子，间歇地向外发光，发光时间极短，仅持续大约108 s，因而它们发出的光波是在时间上很短、在空间中为有限长的一串串波列。,可以实现光放大;单色性好;相干性好。,完全一样,2）激光光源：受激辐射,受激辐射的两光子频率、位相、振动方向、传播方向完全相同。,二、光源和机械波源的区别,三、获得稳定干涉图样的条件和方法,相干光的产生：,原则：将同一光源同一点发出的光波列，即某个原子某次发出的光波列分成两束，使其经历不同的路径之后相遇叠加。,方法：,杨氏双缝干涉，菲涅耳双面镜，洛埃镜,薄膜干涉（劈尖干涉，牛顿环）,四、分波面干涉的特殊装置和典型实验,1. 杨氏双

3、缝干涉实验,1801年，英国人托马斯杨首次从实验获得了两列相干的光波，观察到了光的干涉现象。,装置与现象,这两列波在空间发生重叠而产生干涉，在屏幕上出现明暗相间的条纹(平行于缝s1和s2)。,装置的尺度,S1 和 S2 面积相等，,d：10-4米量级,孔直径：10 -5 10 -4 米量级，,整个装置对称.,r0 ：米量级，,两光波在P点的光程差：,相位差：,屏上光强分布:,若光强,则光强分布：,条纹间距：,光强分布曲线,若将小孔改为狭缝，除了明条纹更加明亮外，条纹会在缝长方向上加长在 、r0、d 不变的情况下，条纹的位置和宽度不变,2. 菲涅耳双面镜,条纹间距:,若以激光器作为光源，由于近于

4、平行光，即相当于S位于无穷远，r 。则条纹间距为：,对于He-Ne激光，当时 即每毫米内有210条亮纹或暗纹。,3. 劳埃德（洛埃）镜,条纹间距,P,M,劳埃德镜实验有一个特点，当观察屏与平板反射玻璃的一端接触时，接触点处是一个暗条纹。,这一变化必然是在反射过程中发生的。因为光在充满均匀物质或真空中前进时，不可中途无辜发生这种变化。反射仅在玻璃上表面发生。,而且根据光程差的计算，应出现强度最大值（明条纹）的地方，实际观察到的都是暗条纹（最小值）。而应该出现最小值的地方实际观察到的却是亮条纹。,因此光波的振动必然在这里突然改变了相位，这可以认为是反射光的光程在介质表面反射时损失了半个波长。这种现

5、象称为半波损失。,光在介质表面上反射时，入射角接近900（大角掠射）将产生半波损失。,五 、干涉条纹的移动,造成条纹的变动的因素来自三个方面:,（1）光源的移动 ；,（2）装置结构的变动,（3）光程中介质的变化,探讨干涉条纹变化时，通常采用两种分析方法：,一是:注视干涉场中某个特定点P，观察有多少条条纹移过此点；,另一是:跟踪干涉场中的某级条纹 ，看他向什么方向移动，以及移动了多少距离。只要把握了这一特定条纹的动向，就把握了干涉条纹整体的变化情况。,例 1 杨氏双缝的间距为 0.2 mm ，双缝与屏的距离为 1 m . 若第 1 级明纹到第 4 级明纹的距离为 7.5 mm ，求光波波长。,解：,例 2 用云母片（ n = 1.58 ）覆盖在杨氏双缝的一条缝上，这时屏上的零级明纹移到原来