光学光的干涉讲稿.ppt

光学光的干涉第一页，讲稿共二十四页哦物质的分子和原子只能出于某些特定的能量状态。物质的分子和原子只能出于某些特定的能量状态。从高能态跃迁到低能态，这从高能态跃迁到低能态，这个过程中就辐射出能量，发个过程中就辐射出能量，发出光波。出光波。光波特点：光波特点：（1）有限长（）有限长（1米左右）米左右）（2）振动方向一定）振动方向一定（3）振辐基本不变的正弦波。）振辐基本不变的正弦波。热热光源的辐射机构：大量的分子和原子在热能光源的辐射机构：大量的分子和原子在热能的激发下辐射电磁波。的激发下辐射电磁波。能量能量吸热吸热发光发光第二页，讲稿共二十四页哦二、单色光二、单色光具有一定频率的光具有一定频率的光“一定频率一定频率”是一个很窄的是一个很窄的频率范围（频率范围（），具有一），具有一个很窄的频率范围的光。个很窄的频率范围的光。越小，光的单色性越好越小，光的单色性越好。单色光的获得方法单色光的获得方法：（：（1）利用不同频率的光通过介质时折射率）利用不同频率的光通过介质时折射率不同，使复色光通过三棱镜；（不同，使复色光通过三棱镜；（2）利用有选择性吸收性能的物）利用有选择性吸收性能的物质制成滤光片。质制成滤光片。频率频率光强光强第三页，讲稿共二十四页哦三、相干光三、相干光干涉条件：干涉条件：振动频率振动频率相同相同，振动方向相同，相位差，振动方向相同，相位差恒定的。恒定的。其数值为：其数值为：合振动合振动光波是电磁振动在空间的传布，光波是电磁振动在空间的传布，矢量在空间的传播。矢量在空间的传播。光波中的振动矢量用光波中的振动矢量用 表示。表示。设有两列振动方向和振动频率都相同的光波在空间设有两列振动方向和振动频率都相同的光波在空间某点某点P相遇，两光在相遇，两光在P点的振动矢量分别为点的振动矢量分别为 .第四页，讲稿共二十四页哦其其中中第五页，讲稿共二十四页哦因此因此叠加后的总光强是原来；两光强之和，这是常见的。叠加后的总光强是原来；两光强之和，这是常见的。如两光束来自同一光源，如两光束来自同一光源，保持恒定。保持恒定。则则合成后的光强不是简单地相加，合成后的光强不是简单地相加，随随 而变。而变。第六页，讲稿共二十四页哦 两光束的频率相同，振动方向相同，有两光束的频率相同，振动方向相同，有恒定相位差，才能产生干涉。恒定相位差，才能产生干涉。把称之为相干光把称之为相干光同一光源同一部分发出的光分成两束后，这两同一光源同一部分发出的光分成两束后，这两束光即为相干光。束光即为相干光。四、相干光的获得四、相干光的获得第七页，讲稿共二十四页哦12 3 双双缝干涉干涉一、扬氏双缝实验一、扬氏双缝实验历史上第一个研究光的干历史上第一个研究光的干涉现象的实验涉现象的实验。装置装置二、产生明暗干二、产生明暗干涉纹的位置涉纹的位置o双缝干涉双缝干涉pS*第八页，讲稿共二十四页哦o第九页，讲稿共二十四页哦两相邻明纹或暗纹的间距两相邻明纹或暗纹的间距（2）菲涅耳）菲涅耳双镜实验双镜实验（3）洛埃镜）洛埃镜实验实验（1）菲涅耳）菲涅耳双棱镜实验双棱镜实验三、另外几个双缝实验三、另外几个双缝实验第十页，讲稿共二十四页哦12 4 光程和光程差光程和光程差一、光程一、光程光在介质中经过的几何路程与介光在介质中经过的几何路程与介质折涉率的乘积质折涉率的乘积 叫光程。叫光程。频率频率 波速波速 波长波长同波数的光在真空中所占的几何路程为同波数的光在真空中所占的几何路程为设在介质（设在介质（n）中，光通过的路）中，光通过的路程为程为 ，这段包含的光波数为这段包含的光波数为第十一页，讲稿共二十四页哦二、光程差二、光程差 设设 为频率为为频率为 的相干光，初相位相同，则的相干光，初相位相同，则两波在两波在p点振动。点振动。在在p点相位差为点相位差为波在介质中通过波在介质中通过 的路程，就相当于真空中通的路程，就相当于真空中通过了过了 的路程。的路程。第十二页，讲稿共二十四页哦相位差决定于它们的光程差。相位差决定于它们的光程差。相位差也用光程差来表示。相位差也用光程差来表示。四、反射光的相位突变和附加光程差四、反射光的相位突变和附加光程差 光从光疏介质射到光密介质界面反射时，反光从光疏介质射到光密介质界面反射时，反射光有相位突变射光有相位突变 ，即有半波损失。，即有半波损失。三、等光程性三、等光程性平行光通过薄透镜不会使光程产生变化。平行光通过薄透镜不会使光程产生变化。亮点亮点亮点亮点说明：从与光线垂直的面到焦点，各光线等光程。说明：从与光线垂直的面到焦点，各光线等光程。第十三页，讲稿共二十四页哦12 5 薄膜干涉薄膜干涉一、等倾干涉条纹一、等倾干涉条纹第十四页，讲稿共二十四页哦第十五页，讲稿共二十四页哦第十六页，讲稿共二十四页哦等倾干涉条纹是明暗相间的同心圆环组成。等倾干涉条纹是明暗相间的同心圆环组成。薄膜厚度均匀时薄膜厚度均匀时,光程差仅由入射角光程差仅由入射角 决定决定,随随 改变改变,光程差改变光程差改变.这种干涉称为等倾干涉这种干涉称为等倾干涉.越大越大,越小越小,干涉条纹级别越低干涉条纹级别越低.注意：注意：（1）式中各量意义）式中各量意义（2）适用条件）适用条件两反射光都有或都没有半波损失。两反射光都有或都没有半波损失。若两反射光中一条有半波损失，则干涉条件相反若两反射光中一条有半波损失，则干涉条件相反（3）干涉加强减弱与膜厚）干涉加强减弱与膜厚 、入射角、入射角（或（或 ）有关。）有关。第十七页，讲稿共二十四页哦对透射光也有干涉现象，无附加光程差。对透射光也有干涉现象，无附加光程差。二、增透膜和高反射膜二、增透膜和高反射膜氟化镁簿膜（氟化镁簿膜（n=1.38）增透膜增透膜第十八页，讲稿共二十四页哦 称之为薄膜的光学厚度，光学厚度等于入射光波长称之为薄膜的光学厚度，光学厚度等于入射光波长四分之一的氟化镁簿膜为增透膜。四分之一的氟化镁簿膜为增透膜。玻璃表面反射率为玻璃表面反射率为8%；氟化镁反射率降为氟化镁反射率降为0.078%。增反膜、高反射膜增反膜、高反射膜多层膜多层膜人眼最敏感的波长人眼最敏感的波长硫化锌硫化锌(n=2.4)第十九页，讲稿共二十四页哦三、三、等厚干涉条等厚干涉条纹 平行光入射到厚度不均匀的透明介质薄膜上，在薄平行光入射到厚度不均匀的透明介质薄膜上，在薄膜表面上产生的干射现象称之为等厚干涉。膜表面上产生的干射现象称之为等厚干涉。1、劈尖干涉、劈尖干涉（1）实验装置）实验装置（2）明暗条件）明暗条件 很明显很明显e一定处，光程差一定，从而形成同一级干涉一定处，光程差一定，从而形成同一级干涉条纹，所以干涉条纹是与棱边平行的直线。故此干涉称为条纹，所以干涉条纹是与棱边平行的直线。故此干涉称为等厚干涉等厚干涉。纸纸空气劈尖空气劈尖玻璃玻璃明纹明纹暗纹暗纹第二十页，讲稿共二十四页哦利用上式利用上式：（：（1）测定单色光的波长；）测定单色光的波长；（2）细丝直径或薄片厚度；）细丝直径或薄片厚度；（3）检查工件表面平整度。）检查工件表面平整度。两相邻明纹或暗纹间距相同，设为两相邻明纹或暗纹间距相同，设为明纹明纹暗纹暗纹第二十一页，讲稿共二十四页哦2、牛顿环、牛顿环（1）装置）装置（2）明暗纹条件）明暗纹条件第二十二页，讲稿共二十四页哦可利用牛顿环测定平凸透镜的曲率半径。可利用牛顿环测定平凸透镜的曲率半径。第二十三页，讲稿共二十四页哦12 6 迈克克尔逊干涉干涉仪1、仪器构造、仪器构造 1、2两光程差改变了两光程差改变了1个个 ，故其干涉，故其干涉条纹改变一级，在视场中就有一明纹移过。条纹改变一级，在视场中就有一明纹移过。2、干涉条纹、干涉条纹第二十四页，讲稿共二十四页哦