最新大学物理光的干涉PPTPPT课件.ppt

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1、半波损失半波损失-当光从光疏介质当光从光疏介质(n小小)射向光密介质射向光密介质 (n大大)时，反射光有半波损失。时，反射光有半波损失。即两即两反射光反射光之间有附加相位差之间有附加相位差或光程差或光程差2 3.获得相干光的方法获得相干光的方法分波前法分波前法扬氏双缝扬氏双缝菲涅尔双镜菲涅尔双镜洛埃镜洛埃镜分阵幅法分阵幅法等倾干涉等倾干涉等厚干涉等厚干涉光栅光栅光程差每改变一个波长，条纹移动一级光程差每改变一个波长，条纹移动一级例例5：如图所示，假设有两个同相的相干点光源如图所示，假设有两个同相的相干点光源S1和和S2，发，发出波长为出波长为 的光。的光。A是它们连线的中垂线上的一点。若在是它

2、们连线的中垂线上的一点。若在S1与与A之间插入厚度为之间插入厚度为e、折射率为、折射率为n的薄片，则两光源发的薄片，则两光源发出的光在出的光在A点的位相差点的位相差 ；若已知；若已知 5000，n=1.5，A点恰为第四级明纹中心，则点恰为第四级明纹中心，则e= ns1s2Ae解：解：en)1(22 4)1( en0410415 . 15000414Ane 例例6：用波长为用波长为 的单色光垂直照射到空气劈尖上，从反的单色光垂直照射到空气劈尖上，从反射光中观察干涉条纹，距顶点为射光中观察干涉条纹，距顶点为L处是暗条纹，使劈尖角处是暗条纹，使劈尖角 连续变大，直到该点处再次出现暗条纹为止。劈尖角的

3、连续变大，直到该点处再次出现暗条纹为止。劈尖角的改变量改变量是是 。L 解：解：Lekk 2)12(22 ke ke 22 kek LkkLkk2)1(21 例例7：在迈克尔逊干涉仪的一条光路中，插入一块折射：在迈克尔逊干涉仪的一条光路中，插入一块折射率为率为n，厚度为，厚度为d的透明薄片。插入这块薄片使这条光路的的透明薄片。插入这块薄片使这条光路的光程改变了光程改变了 2(n-1)d例例8：若在迈克尔逊干涉仪的可动反射镜：若在迈克尔逊干涉仪的可动反射镜M移动移动0.620mm的过程中，观察到干涉条纹移动了的过程中，观察到干涉条纹移动了2300条，则所用光波的条，则所用光波的波长为波长为 2

4、nd 例例9. PS1S2 r1 n1 n2 t2 r2 t1 如图，如图，S1、S2是两个相干光源，它们到是两个相干光源，它们到P点的距离点的距离分别为分别为r1和和r2路径路径S1P垂直穿过一块厚度为垂直穿过一块厚度为t1，折，折射率为射率为n1的介质板，路径的介质板，路径S2P垂直穿过厚度为垂直穿过厚度为t2，折，折射率为射率为n2的另一介质板，其余部分可看作真空，这的另一介质板，其余部分可看作真空，这两条路径的光程差等于两条路径的光程差等于)()(111222tnrtnr) 1() 1(211222tnrtnr)()(111222tnrtnr1122tntnA.B.C.D.答：答：B

5、例例10.L 如图所示，两个直径有微小差别的彼此平行的滚如图所示，两个直径有微小差别的彼此平行的滚柱之间的距离为柱之间的距离为L，夹在两块平晶的中间，形成空，夹在两块平晶的中间，形成空气劈形膜，当单色光垂直入射时，产生等厚干涉条气劈形膜，当单色光垂直入射时，产生等厚干涉条纹如果滚柱之间的距离纹如果滚柱之间的距离L变小，则在变小，则在L范围内干范围内干涉条纹的涉条纹的 (A) 数目减少，间距变大数目减少，间距变大(B) 数目不变，间距变小数目不变，间距变小 (C) 数目增加，间距变小数目增加，间距变小 (D) 数目减少，间距不变数目减少，间距不变答：答：B LL db2nd不变不变当当L减小时，

6、减小时， 增大增大 L、b均减小均减小nndbLNLdb22sin解：解：例例11 x O S1 S2 d D 双缝干涉实验装置如图所示，双缝与屏之间的距双缝干涉实验装置如图所示，双缝与屏之间的距离离D120 cm，两缝之间的距离，两缝之间的距离d0.50 mm，用波，用波长长 500 nm (1 nm=10-9 m)的单色光垂直照射双的单色光垂直照射双缝缝(1) 求原点求原点O (零级明条纹所在处零级明条纹所在处)上方的第五级明上方的第五级明条纹的坐标条纹的坐标x (2) 如果用厚度如果用厚度l1.010-2 mm， 折射率折射率n1.58的透明薄膜覆盖在图中的的透明薄膜覆盖在图中的S1缝后

7、面，求上述第缝后面，求上述第五级明条纹的坐标五级明条纹的坐标x OP r1 r2 d s1 s2 d n l xD=19.9 mmDx /d lnDx1/d k dklnDx/1 解：解：(1) dx / D k xDk / d = (1200550010-6 / 0.50)mm = 6.0 mm (2) 从几何关系，近似有从几何关系，近似有 r2r1有透明薄膜时，两相干光线的光程差有透明薄膜时，两相干光线的光程差 = r2 ( r1 l +nl) = r2 r1 (n-1)l 对零级明条纹上方的第对零级明条纹上方的第k级明纹有级明纹有零级上方的第五级明条纹坐标零级上方的第五级明条纹坐标如图半

8、导体测硅片表面氧化膜，腐蚀成劈尖形，用如图半导体测硅片表面氧化膜，腐蚀成劈尖形，用钠光钠光 5893 照射，在氧化膜表面恰好看到五个明照射，在氧化膜表面恰好看到五个明纹。求（纹。求（1）最大膜厚）最大膜厚emax；（；（2）若）若e=0.6 m用绿用绿光光 550nm，可见几条亮纹？，可见几条亮纹？解（解（1）321nnn 无半波损失无半波损失1n15 . 1n252. 1n3氧化膜氧化膜硅硅 ken 22k=0,1,2,.因为可见因为可见5条明纹，所以条明纹，所以 k4mAnnke7022max108 . 778575 . 1258934242 例例12：（2）3 . 322 enk所以所以

9、 k=3 可见四条亮条纹可见四条亮条纹例例13:已知已知e0erR1n 解：如图解：如图2210) 1k2(e2e2又又R2re2)e2k(Rr0k0e2kk且为整数，求反射光形成的各暗环半径求反射光形成的各暗环半径R， 例例14:在双缝干涉实验中，屏幕在双缝干涉实验中，屏幕E上的上的P点处是明点处是明条纹若将缝条纹若将缝S2盖住，并在盖住，并在S1 S2连线的垂直平分面连线的垂直平分面处放一高折射率介质反射面处放一高折射率介质反射面M，如图所示，则此时，如图所示，则此时 (A) P点处仍为明条纹点处仍为明条纹 (B) P点处为暗条纹点处为暗条纹 (C) 不能确定不能确定P点处是明条纹还是暗条

10、纹点处是明条纹还是暗条纹 (D) 无干涉条纹无干涉条纹 P E M S1 S2 S 答：答：B O S1 S2 S S 例例15:在双缝干涉实验中，若单色光源在双缝干涉实验中，若单色光源S到两缝到两缝S1、S2距离相等，则观察屏上中央明条纹位于图中距离相等，则观察屏上中央明条纹位于图中O处现将光源处现将光源S向下移动到示意图中的向下移动到示意图中的S 位置，则位置，则 (A) 中央明条纹也向下移动，且条纹间距不变中央明条纹也向下移动，且条纹间距不变 (B) 中央明条纹向上移动，且条纹间距不变中央明条纹向上移动，且条纹间距不变 (C) 中央明条纹向下移动，且条纹间距增大中央明条纹向下移动，且条纹

11、间距增大 (D) 中央明条纹向上移动，且条纹间距增大中央明条纹向上移动，且条纹间距增大 答答:B 例例16:在双缝干涉实验中，波长在双缝干涉实验中，波长 550 nm的单色平的单色平行光垂直入射到缝间距行光垂直入射到缝间距a210-4 m的双缝上，屏到的双缝上，屏到双缝的距离双缝的距离D2 m求：求： (1) 中央明纹两侧的两条第中央明纹两侧的两条第10级明纹中心的间距；级明纹中心的间距； (2) 用一厚度为用一厚度为e6.610-5 m、折射率为、折射率为n1.58的玻璃片覆盖一缝后，零级明纹将移到原来的第几的玻璃片覆盖一缝后，零级明纹将移到原来的第几级明纹处？级明纹处？(1 nm = 10

12、-9 m) 解：解：(1) x20 D / a 0.11 m(2) 覆盖云玻璃后，零级明纹应满足覆盖云玻璃后，零级明纹应满足(n1)er1r2设不盖玻璃片时，此点为第设不盖玻璃片时，此点为第k级明纹，则应有级明纹，则应有 r2r1k所以所以 (n1)e = kk(n1) e / 6.967零级明纹移到原第零级明纹移到原第7级明纹处级明纹处 O S1 S2 n2 n1 r1 r2 d 例例17:在图示的双缝干涉实验中，若用薄玻璃片在图示的双缝干涉实验中，若用薄玻璃片(折射折射率率n11.4)覆盖缝覆盖缝S1，用同样厚度的玻璃片，用同样厚度的玻璃片(但折射率但折射率n21.7)覆盖缝覆盖缝S2，将

13、使原来未放玻璃时屏上的中央明条，将使原来未放玻璃时屏上的中央明条纹处纹处O变为第五级明纹设单色光波长变为第五级明纹设单色光波长 480 nm(1nm=10-9m)，求玻璃片的厚度，求玻璃片的厚度d(可认为光线垂直可认为光线垂直穿过玻璃片穿过玻璃片)解：解：原来，原来， = r2r1= 0 覆盖玻璃后，覆盖玻璃后， ( r2 + n2d d)(r1 + n1dd)5 (n2n1)d5 125nnd = 8.010-6 m 例例18:在双缝干涉实验中，单色光源在双缝干涉实验中，单色光源S0到两缝到两缝S1和和S2的距离分别为的距离分别为l1和和l2，并且，并且l1l23 ， 为入射为入射光的波长，

14、双缝之间的距离为光的波长，双缝之间的距离为d，双缝到屏幕的，双缝到屏幕的距离为距离为D(Dd)，如图求：，如图求： (1) 零级明纹到屏幕中央零级明纹到屏幕中央O点的距离点的距离 (2) 相邻明条纹间的距离相邻明条纹间的距离 屏 d S2 S1 l1 S0 l2 O D O P0 r1 r2 D l2 s1 s2 d l1 s0 x DOPdrr/012 dDdrrDOP/3/120 3)/( Ddx k dDkxk/3 dDxxxkk/1 解：解：(1) 如图，设如图，设P0为零级明纹中心为零级明纹中心 则则 (l2 +r2) (l1 +r1) = 0 r2 r1 = l1 l2 = 3 (2) 在屏上距在屏上距O点为点为x处处, 光程差光程差 明纹条件明纹条件 在此处令在此处令k0，即为，即为(1)的结果相邻明条纹间距的结果相邻明条纹间距