第十九章光的干涉.ppt

1、波动光学,第十九章 光的干涉,第二十章 光的衍射,第二十一章 光的偏振,第十九章,光的干涉,光的干涉,1 理解相干光的条件及获得相干光的方法.,2 掌握光程的概念以及光程差和相位差的关系，理解在什么情况下的反射光有相位跃变.,3 能分析杨氏双缝干涉条纹及薄膜等厚干涉条纹的位置.,4 了解迈克耳孙干涉仪的工作原理.,教学基本要求,光是一种电磁波,真空中的光速,光矢量 用 矢量表示光矢量, 它在引起人眼视觉和底片感光上起主要作用 .,19.1 杨氏双缝干涉,一 杨氏双缝干涉实验,波程差,19.1 杨氏双缝干涉,减弱,暗纹,波程差,明暗条纹的位置,白光照射时，出现彩色条纹,二 双缝干涉光强分布,合光

2、强,暗纹中心，合振幅为零，光的强度为零,明纹中心，合振幅为2E1，光的强度为 (2E1)2,波长不同条纹间距不同,解 （1）,（2）,一 相干光,普通光源发光特点： 原子发光是断续的，每次发光形成一长度有限的波列, 各原子各次发光相互独立，各波列互不相干.,1）普通光源的发光机制,19.2 相干光,2）相干光的产生的方法,1、分振幅法,2、分波阵面法,光的能量一部分反射，另一部分折射。,1、分振幅法：,波线沿波的传播方向的假象射线 波面振动位相相同的质元构成的假想曲面,平面波波面为平面 球面波波面为球面,波线与波面的关系：,波面与波线互相垂直,2）分波阵面法,将点光源的波阵面分割为两部分，使之

3、分别通过两个光具组，经反射、折射或衍射后交迭起来，在一定区域形成干涉。,2、分波阵面法,二 菲涅耳双 镜实验,三 劳埃德镜实验,半波损失 ：光从光速较大的介质射向光速较小的介质时反射光的相位较之入射光的相位跃变了 ， 相当于反射光与入射光之间附加了半个波长的波程差，称为半波损失.,P,M,一 光程,光在真空中的速度,光在介质中的速度,介质中的波长,19.3 光程,波程差,相位差,物理意义：光程就是光在介质中通过的几何路程 , 按相位变化相等折合到真空中的路程.,介质中的波长,1) 光程: 介质折射率与光的几何路程之积 =,2）光程差 (两光程之差),光程差,相位差,二 透镜不引起附加的光程差,

4、L,三 薄膜干涉,19.4 薄膜干涉,反射光的光程差,加 强,减 弱,透射光的光程差,注意：透射光和反射光干涉具有互 补 性 ，符合能量守恒定律.,当光线垂直入射时,当 时,当 时,解 (1),绿色,(2) 透射光的光程差,红光,紫光,增透膜和增反膜,利用薄膜干涉可以提高光学器件的透光率 .,取,（增强）,氟化镁为增透膜,则,一 劈 尖,明纹,暗纹,薄膜干涉的特例 劈 尖和牛顿环,3）条纹间距（明纹或暗纹）,2）相邻明纹（暗纹）间的厚度差,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,解,劈尖干涉的应用,3）检验光学元件表面的平整度

5、,4）测细丝的直径,二 牛顿环,由一块平板玻璃和一平凸透镜组成,光程差,牛顿环实验装置,光程差,暗纹,例2 用氦氖激光器发出的波长为633nm的单色光做牛顿环实验，测得第个 k 暗环的半径为5.63mm , 第 k+5 暗环的半径为7.96mm，求平凸透镜的曲率半径R.,解,G,解 1）条纹为同心圆,明纹,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,3）条纹的动态变化分析（ 变化时）,4 ）半波损失需具体问题具体分析,单色光源,反射镜,反射镜,一 迈克耳孙干涉仪,19.5 迈克耳孙干涉仪,光程差,反射镜,反射镜,单色光源,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