波动光学-干涉2.ppt

1、1,3.5 时间相干性,由于谱线宽度的存在，（准）单色光 入射到双缝装置后，不同波长光都形成 自己的干涉条纹，除0级外，其余级次 都将错开，并出现 不同级次的重叠。,为简单起见，讨论 一矩形光强分布的 准单色光。,重叠处光强 是非相干叠加的。,2,不同波长的干涉亮纹强度极大值的位置， 按级次排列的情况如下图示：,3,4,当波长（+ /2）的光对应的 kM级亮纹 与波长（- /2）的光对应的 kM+1级亮纹 重合时，此后条纹连成一片。,5,：两列波能发生干涉的最大波程差， 称为相干长度 。 M越大，相干性越好。,越小，单色性越好，干涉条纹对比度 下降越慢，相干性越好（补图）。,6,（时间相干性越

2、好）,所以,可以说时间相干性是波列长度有限 引起的。,则,从此图可以看出: 能产生干涉的 最大波程差就 是波列的长度.,若L为波列长度,7, 时间相干性的好坏，也可以用波列长度 L （相干长度）或波列延续时间（相干时间） 来衡量。,补充二。对光的时间相干性的理解。,波列长度越大，或相干时间越大， 就越能看到干涉现象， 时间相干性就越好。,8,3.6 光程（optical path）,位相差在分析光的叠加时十分重要， 为便于计算光通过不同媒质时的位相差， 引入光程概念。,光通过媒质时不变，但要变为。（补图）,若媒质厚度为d,前后两点的位相差为,9,从相位看：媒质中距离d包含的波长数与 真空中距离

3、nd包含的波长数相同，即二者 产生相同的相差。,从时间看：光在媒质中通过距离d的时间与 在真空中通过距离nd的时间相同。,nd折射率为n的媒质中，光在距离d上 的等效真空路程，称为光程,以后采用光程差，就可一律用真空中的波长 计算了,10,在光学中常用到透镜。需要指出的是 透镜不产生附加光程差（补图）,11,3.7 薄膜干涉（一）等厚条纹, 薄膜干涉是分振幅干涉。,等厚条纹同一条纹反映膜的同一厚度。, 日常中见到的薄膜干涉：肥皂泡，雨天 地上的油膜，昆虫翅膀，其上的彩色。, 膜为何要薄？光的相干长度所限。, 薄膜干涉有两种条纹：,等倾条纹同一条纹反映入射光的 同一倾角。,12,一、劈尖（劈形膜

4、）,劈尖夹角很小的两个平面所构成的薄膜。,1，2两束光来自同一束入射光， 它们可以干涉分振幅干涉.,设单色平行光入射， 在入射点A处，膜厚为e，,在n,定了以后,只是厚度e的函数.,观察劈尖干涉的实验装置（补图）。,13,劈尖干涉在膜表面附近形成明、暗相间的条纹,14,同一厚度e对应同一级条纹等厚条纹,在棱边处e=0，由于半波损失而形成暗纹。,明纹,暗纹,15,相邻两条亮纹（或暗纹）对应的厚度差e：,所以,16,演示: 肥皂膜劈尖的干涉,应用举例：(补图） 1. 测波长.,2. 测微小直径、厚度（或镀膜厚度）、 长度变化,3. 检测表面质量.,条纹分得更开，更好测量。,17,18,(1)代入(2)得，第k级暗环半径,19,牛顿环装置还能观测透射光的干涉条纹， 它们与入射光的干涉条纹正好亮暗互补。 (想一想为甚麽？)。,演示： 牛顿环,由,内疏外密,20,牛顿环的应用： 测透