第18章光的干涉

1、第18章 光的干涉,18. 2 薄膜干涉,18. 3 迈克尔逊干涉仪,18. 1 分波前干涉,18. 4 光波的空间相干性和时间相干性,18.1 分波前干涉,1. 光波叠加原理,遵从波的独立传播原理, 多列波交叠区有:,光波服从叠加原理,2. 光的干涉,一. 分波前干涉 光的相干性,相干波,相位差,合振幅,光的强度或明暗在空间形成非均匀的稳定分布,- 光的干涉,加强,减弱,( k = 0 1 2),加强和减弱的条件:,相位差:,加强,减弱,( k = 0 1 2),光程差:,相长干涉（明）,(k = 0,1,2,3),相消干涉（暗）,(k = 0,1,2,3),讨论,衬比度差 (V 1),衬比

2、度好 (V = 1),振幅比,决定衬比度的因素：,光源的宽度,光源的单色性,二 条纹衬比度（对比度，反衬度）,1. 杨氏双缝实验,1) 实验装置,2）分波阵面干涉,三 双缝干涉,3 杨氏双缝干涉,p,r1,r2,单色光入射,远场近轴条件,光程差：,相位差：,明纹,暗纹,真空中,条纹间距：,p,r1,r2,介质中,远场近轴条件,光程差：,明纹,暗纹,条纹间距：,(1) 一系列平行的明暗相间的条纹；,(3) 中间级次低；,明纹: k ，k =1,2,3(整数级),暗纹: (2k+1)/2 (半整数级),(4),条纹特点：,(2) 不太大时条纹等间距；,某条纹级次 = 该条纹相应的,讨论:,4 光强

3、公式,若,则,光强曲线,四 其他分波前干涉,双面镜和洛埃镜,菲涅耳双面镜,洛埃镜,18.2 薄膜干涉,1. 薄膜干涉,n2 n1,两相干反射光的光程差,亮纹,暗纹,两相干透射光的光程差,亮纹,暗纹,垂直入射，i =0,则反射时,则透射时,2. 劈尖干涉,夹角很小的两个平面所构成的薄膜,1、2两束反射光来自同一束入射光，它们可以产生干涉 。,d,n,n,n,A,反射光2,反射光1,入射光(单色平行光垂直入射),(设n n ),A: 1、2的光程差,实际应用中,大都是平行光垂直入射到劈尖上。,考虑到劈尖夹角极小, 反射光1、2在膜面的光程差可简化为图示情况计算。,亮纹,暗纹,讨论：,1）,2）,3

4、）,d 相 同的条纹在同一级上，称为等厚干涉,d=0 的棱边处，是暗纹，这是半波损失一例证。,任意相邻明（暗）纹间距为 L,劈尖干涉,3. 牛顿环,(2) 牛顿环,1) 干涉图样：内疏外密中心为暗点的圆环。,2）明纹、暗纹条件：,牛顿环,3）明（暗）环的半径：,明环半径,暗环半径,明环半径,暗环半径,介质中,等厚条纹的应用,1） 劈尖的应用,测波长：已知、n，测l 可得,测折射率：已知、，测l 可得n,测细小直径、厚度、微小变化,测表面不平度,2）牛顿环的应用,测透镜球面的半径R： 已知, 测 m、rk+m、rk，可得R 。,测波长： 已知R，测出m 、 rk+m、rk， 可得。,检验透镜球表

5、面质量,薄膜干涉,光程差：,1) 增透膜,对某一特定波长 ，反射干涉相消，透过相长。,2) 高反膜,对某一特定波长使反射率大大加强，透射率相应减少。,4 增透膜、多层膜,3) 干涉滤光层,多层膜可使从白光中获得特定波长范围的光。,5. 等倾条纹,L,f,P,o,r环,B,i,r,A,C,D,2,1,S,i,i,i,光束1、2的光程差：,得,或,明纹,暗纹,倾角i 相同的光线对应同一条干涉条纹 等倾条纹。,形状:,条纹特点:,一系列同心圆环,r环= f tan i,条纹间隔分布:,内疏外密,条纹级次分布:,d一定时，,波长对条纹的影响:,膜厚变化时,条纹的移动：,等倾干涉条纹,2 面光源照明时，干涉条纹的分析,只要入射角i相同，都将汇聚在同一个干涉环上（非相干叠加）,18.3 迈克尔逊干涉仪,一. 仪器结构、光路,二 . 工作原理,光束2和1发生干涉,若M1、M2平行 等倾条纹,若M