高二物理竞赛光的干涉课件.pptx
光的干涉光的干涉10.110.1光源光波的叠加光源光波的叠加一一. . 光源光源光源的最基本发光单元是分子、原子光源的最基本发光单元是分子、原子 = (E2-E1)/hE1E2能级跃迁辐射能级跃迁辐射波列波列波列长波列长L = c1. 1. 普通光源：普通光源：自发辐射自发辐射独立独立(不同原子发的光不同原子发的光)独立独立(同一原子先后发的光同一原子先后发的光)2. 2. 激光光源：激光光源：受激辐射受激辐射 = (E2-E1)/hE1E2 (频率、相位、振动方向、频率、相位、振动方向、传播方向传播方向)完全一样完全一样二二. . 光的相干性光的相干性 1. 1. 两列光波的叠加两列光波的叠加( (只讨论只讨论电振动电振动) ) 21,且且在在同同一一直直线线上上振振动动点点处处设设两两光光源源在在光光矢矢量量EPEp12r1r2)cos(1101 tEE)cos(2202 tEEP: 1 2 EE1E221EEE cos22122212EEEEE12 cos 2 2121 IIIII 非相干光源非相干光源 0cos I = I 1 + I 2 非相干叠加非相干叠加 完全完全相干光源相干光源 coscos相长干涉（明）相长干涉（明） ,2 k 2121max2IIIIII ( (k k = 0,1,2) = 0,1,2) 相消干涉（暗）相消干涉（暗） ,)12( k2121min2IIIIII ( (k k = 0,1,2) = 0,1,2) minmaxminmaxIIIIV 2. 2. 条纹衬比度条纹衬比度（对比度，反衬度）（对比度，反衬度） cos 22121 IIIII21II 21II Io 2 -2 4 -4 4I13.3.普通光源获得相干光的途径普通光源获得相干光的途径pS * *分波面法分波面法分振幅法分振幅法p薄膜薄膜S S * *衬比度差衬比度差 ( (V V 1)，D d D d ( (d d 10 10 -4-4m, D m, D m m) )光程差：光程差：12rr 相位差：相位差： 2 明纹明纹.2 , 1 , 0 , , kdDkxkDxd 暗纹暗纹 .2 , 1,2)1 2( ,2)1 2( kdDkxkDxd sind tand Dxd 条纹间距条纹间距 dDx (1)(1) 一系列平行的明暗相间的条纹；一系列平行的明暗相间的条纹； (3) (3) 中间级次（中间级次（k）低；）低；(4)(4) x 条纹特点条纹特点：(2) (2) 不太大时条纹等间距；不太大时条纹等间距；x0 xI x注意：对明纹和暗纹的理解注意：对明纹和暗纹的理解二二 . . 光强公式光强公式,cos22121 IIIII若若 I I1 1 I I2 2 I I0 0 , ,04min0max III则则光强曲线光强曲线I0 2 -2 4 -4 k012-1-24I0 x0 D /d- D /d-2 D /d2 D /d三、分波面干涉的其它一些实验三、分波面干涉的其它一些实验1 菲涅耳双面镜实验：菲涅耳双面镜实验：实验装置实验装置：Dd 1S2S虚光源虚光源 、21SSWW平行于平行于dDkx dDkx 212 明条纹中心的位置明条纹中心的位置210 ,k屏幕上屏幕上O点在两个虚光源连线的垂直平分线上，屏幕点在两个虚光源连线的垂直平分线上，屏幕上明暗条纹中心对上明暗条纹中心对O点的偏离点的偏离 x为：为：暗条纹中心的位置暗条纹中心的位置S1S2S2M1MWWDdox光栏C2 洛埃镜实验洛埃镜实验1S2SMLdpQ pQD光栏EE E 当屏幕当屏幕 E 移至移至 E 处，处，从从 S1 和和 S2 到到 L 点的光点的光程差为零，但是观察到程差为零，但是观察到暗条纹，暗条纹，验证了反射时验证了反射时有半波损失存在。有半波损失存在。光从光从光疏介质射向光密介质光疏介质射向光密介质界面时，在掠射或界面时，在掠射或正射两种情况下，在反射过程中产生正射两种情况下，在反射过程中产生“半波损失半波损失”。 入射光入射光(单色单色平行光垂直平行光垂直入射入射)n n n(设设n n )e反射光反射光2反射光反射光1反射光反射光1 1、2 2的光程差的光程差: :2、干涉条纹计算、干涉条纹计算 考虑到劈尖考虑到劈尖夹角极小夹角极小, 两反射面的反射光两反射面的反射光1和和2在膜面的光程差可在膜面的光程差可简化简化为为下图所示情况计算。下图所示情况计算。实际应用中实际应用中,大都是平行光大都是平行光垂直入射垂直入射到劈尖上。到劈尖上。除了由几何路程不同而产除了由几何路程不同而产生的光程差生的光程差 2 2ne 以外以外, ,还必还必须须考虑考虑是否存在是否存在“半波损失半波损失”产生的产生的附加光程差附加光程差 0 0 /2 明纹：明纹： 1,2,3,= ,22)(kknee 暗纹：暗纹： 0,1,2,= ,2)1 2(22)(kknee 同一厚度同一厚度 e 对应同一级条纹对应同一级条纹等厚条纹等厚条纹 n2 ek+1ekx neeekk21 3 3、条纹间隔与顶角的关系、条纹间隔与顶角的关系nx2sin nnx2sin2 nkek2 由暗纹条件可得由暗纹条件可得明明暗暗
