第13章光波干涉PPT讲稿.ppt

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1、第13章光波干涉第1页，共21页，编辑于2022年，星期日P 点的坐标点的坐标：得得 干涉极大极小的干涉极大极小的条件条件（k=0,1,2）明条纹明条纹暗条纹暗条纹 干涉极大极小的位置干涉极大极小的位置1S2Sx13第2页，共21页，编辑于2022年，星期日2 D、一定一定 讨论讨论反之反之 1 相邻两条明（暗）纹的间距相邻两条明（暗）纹的间距 干涉图样是等间距明暗相间条纹。干涉图样是等间距明暗相间条纹。d大到一定程度，大到一定程度，条纹全部集中到屏中心。条纹全部集中到屏中心。1S2Sx14第3页，共21页，编辑于2022年，星期日4 3 D、d 一定一定,若白光入射，若白光入射，色散色散.由

2、此，可测出各种光波的波长由此，可测出各种光波的波长.（中央极大除外）（中央极大除外）15同一级上同一级上 每一级都是每一级都是彩彩色色条条纹纹分布分布第4页，共21页，编辑于2022年，星期日例例1：已知杨氏实验中：已知杨氏实验中：=0.55 m，d=3.3mm，D=3m。求：（求：（1）条纹间距）条纹间距 x。（。（2）置厚度）置厚度l=0.01mm的平行的平行 平面玻璃于平面玻璃于S2之前，计算条纹移动距离及方向。之前，计算条纹移动距离及方向。解：（解：（1）根据公式：）根据公式：代入数据可得：代入数据可得：（2）设未放玻璃前）设未放玻璃前P为为k级极大：级极大：1S2S加玻璃后增加了光程

3、差：加玻璃后增加了光程差：联立联立0 求得：求得：则：则：注注：若测得：若测得 x，则可求出，则可求出n。第5页，共21页，编辑于2022年，星期日（3）干涉图形的）干涉图形的光强光强分布分布相应的光强为相应的光强为1S2S16第6页，共21页，编辑于2022年，星期日讨论：讨论：1由光强分布可求出条纹位置由光强分布可求出条纹位置2 明纹强度明纹强度为单个缝产生强度的四倍为单个缝产生强度的四倍17双缝干涉光强分布双缝干涉光强分布式中式中第7页，共21页，编辑于2022年，星期日3 把一条缝加宽把一条缝加宽,条纹如何变化？条纹如何变化？若若d不变不变,则条纹位置不变。则条纹位置不变。则暗纹强度不

4、为则暗纹强度不为0条纹反差小条纹反差小(有衬底有衬底)4 若把若把S向上移向上移,条纹如何变化？条纹如何变化？18条纹向下移动条纹向下移动第8页，共21页，编辑于2022年，星期日（4）杨氏实验的又一装置）杨氏实验的又一装置 P点的明暗条件与前面讨论的完全相同点的明暗条件与前面讨论的完全相同焦焦平平面面费马原理：费马原理：从垂直于平行光的任一平面算起从垂直于平行光的任一平面算起,各平行光线各平行光线到会聚点的光程相等（即透镜不附加光程差）。到会聚点的光程相等（即透镜不附加光程差）。仍有仍有19第9页，共21页，编辑于2022年，星期日2.菲涅耳双镜（自学）菲涅耳双镜（自学）明暗条纹的位置：明暗

5、条纹的位置：真空中真空中介质中介质中将屏移到将屏移到B处处,证实了半波损失的存在证实了半波损失的存在!1S.3.洛埃镜洛埃镜201三、分波阵面干涉三、分波阵面干涉第10页，共21页，编辑于2022年，星期日4.光源时间相干性光源时间相干性原子发光是间歇性的原子发光是间歇性的,每个波列持续的时间每个波列持续的时间普通光源的相干长度：普通光源的相干长度：理论证明：理论证明：相干长度相干长度可达几百公里可达几百公里恰好能相干的情形恰好能相干的情形 激光的相干长度激光的相干长度：21恰能干涉的最大光程差恰能干涉的最大光程差=相干长度相干长度=波列长度波列长度l两光相干两光相干不相干不相干1第11页，共

6、21页，编辑于2022年，星期日四、分振幅干涉四、分振幅干涉1.等倾干涉等倾干涉（薄膜干涉）（薄膜干涉）设薄膜厚度为设薄膜厚度为d,折射率为折射率为n厚度均匀的薄膜所得到的干涉厚度均匀的薄膜所得到的干涉并且并且:n1nn222第12页，共21页，编辑于2022年，星期日3 明暗条件还可用折射角表示为：明暗条件还可用折射角表示为：2 明暗条件中没有明暗条件中没有 号，因条纹不对称。号，因条纹不对称。说明：说明：1“max”中中,k 0 因为因为 r不可能为零。不可能为零。4 是否考虑半波损失是否考虑半波损失,要看要看n1,n,n2的关系的关系:要加要加 ！不考虑！不考虑！23第13页，共21页，

7、编辑于2022年，星期日(1)倾角倾角i 相同的光线对应相同的光线对应同一条干涉圆环条纹同一条干涉圆环条纹干涉条纹特征：干涉条纹特征：L fPo r环环n1n2n iSi Pifor环环n 面光源面光源等倾干涉等倾干涉(2)不同倾角不同倾角i构成的等倾条纹构成的等倾条纹 是一系列同心圆环是一系列同心圆环24=第14页，共21页，编辑于2022年，星期日干涉条纹特征：干涉条纹特征：(3)条纹间隔分布条纹间隔分布25内疏外密内疏外密(4)愈往中心愈往中心,条纹级别愈高。条纹级别愈高。*若若改变改变d即即:o点处的干涉级最高点处的干涉级最高中心向外冒条纹中心向外冒条纹中心向内吞条纹中心向内吞条纹Po

8、 r环环n iSi d 一定时一定时，k，i rk 1第15页，共21页，编辑于2022年，星期日(5)光源是白光光源是白光彩彩色色干干涉涉条条纹纹26干涉条纹特征：干涉条纹特征：P in1 n n2n1D1透射光也有干涉现象透射光也有干涉现象反射光加强的点反射光加强的点,透射光正好减弱（互补）透射光正好减弱（互补）补充：补充：明暗条件为明暗条件为损失损失第16页，共21页，编辑于2022年，星期日 单色光单色光垂直入射时：垂直入射时：复复色色光光垂直入射时垂直入射时:2 平行光垂直入射的干涉现象平行光垂直入射的干涉现象 薄膜表面全亮、薄膜表面全亮、n1n2n 薄膜表面有的颜色亮薄膜表面有的颜

9、色亮,有的颜色消失。有的颜色消失。等倾干涉的应用等倾干涉的应用 使某颜色的单色光在表面的反射产生使某颜色的单色光在表面的反射产生干涉相消，增加透射。干涉相消，增加透射。增透膜：增透膜：27或全暗、或全暗、或不亮不暗或不亮不暗使单色光在表面的反射干涉加强使单色光在表面的反射干涉加强,增加反射。增加反射。增反膜：增反膜：第17页，共21页，编辑于2022年，星期日例例2.在在折射率折射率 n=1.50 的玻璃表面上涂一层的玻璃表面上涂一层 MgF2 (n=1.38),为使它在为使它在5500波长处产生极小反射，波长处产生极小反射，这层膜应多厚？这层膜应多厚？解：解：最薄的膜最薄的膜 k=0,此时此

10、时k取其它值亦可取其它值亦可,但但d不能太厚。不能太厚。假定光垂直入射假定光垂直入射(n1n2n3),不加不加/228(时间相干性时间相干性)第18页，共21页，编辑于2022年，星期日例例3.氦氖激光器的谐振腔反射镜氦氖激光器的谐振腔反射镜,对波长对波长=6328 的单色光的反射率在的单色光的反射率在99%以上以上,为此反射镜采为此反射镜采 用在玻璃表面镀上用在玻璃表面镀上ZnS(n1=2.35),MgF2(n2=2.35)的的 多层膜，求每层薄膜的实际厚度多层膜，求每层薄膜的实际厚度.（按最小厚度要求按最小厚度要求,光近似垂直入射光近似垂直入射）第一层第一层第二层第二层29解：解：第19页，共21页，编辑于2022年，星期日第20页，共21页，编辑于2022年，星期日作业作业13章章T4、T5、T6、T7第21页，共21页，编辑于2022年，星期日