哈工大大学物理-波动与光学第3章光的干涉.ppt

1 光学 以直线传播为基础 折射 反射定律 物理光学 波动光学 以麦克斯韦电磁理论为基础 光的干涉 衍射 偏振 量子光学 以量子力学为基础 光与物质作用 现代光学 非线性光学 激光光谱学 信息光学 全息术 光纤通讯 集成光学 统计光学 几何光学 2 光的电磁理论 光矢量 1 光强 可见光 波长 频率 光强 光是一定波段的电磁波 3 2 光谱曲线 图谱线及其宽度 谱线宽度 3 光波的描述 理想的单色光场波函数 单色光准单色光光谱曲线 谱线 4 复振幅 复数表达式 1 单色平面波 2 单色发散球面波 光强 5 3 1杨氏双缝干涉 1 杨氏双缝实验 1 实验装置 分波阵面干涉 第三章光的干涉 6 2 杨氏干涉条纹 P点光强 S1和S2振动方向相同 相位相同 频率相同 7 光强极大极小交替出现 形成明暗相间 等亮度 等间距的条纹 明纹中心 暗纹中心 条纹间距 亮亮或暗暗 讨论 8 3 菲涅耳双棱镜 双面镜和劳埃镜 图菲涅耳双面镜 图劳埃镜 图菲涅耳双棱镜 暗纹 为什么 半波损失 9 1 光波叠加原理 遵从波的独立传播原理 多列波交叠区有 条件 介质是线性的 光波服从叠加原理 2 光的干涉 3 2相干光 10 相干波 相位差 合振幅 光的强度或明暗在空间非均匀的稳定分布 光的干涉 11 从普通光源获得相干光方法 分波前法 分振幅法 分振动面法 3 获得相干光方法 普通光源的发光特点 1 一个原子每一次发光只能发出一个波列 2 原子的发光是断续的 3 各原子的各次发光是完全相互独立的 两个普通光源或同一普通光源的不同部分所发出的光是不相干的 12 3 3非单色性对干涉条纹的影响 光场的时间相干性 1 干涉条纹可见度 衬度 定义 13 准单色光 中心波长为 谱线宽度为 干涉条纹消失的位置 波长为 2成分的第k级明纹与波长为 2成分的第 k 1 级明纹重合的位置 相干长度 2 非单色性对干涉条纹的影响 14 白光 与 同数量级 He Ne激光 长 单色性好 相干长度 波列长度L 相干时间 时间相干性 光源在同一时刻发的光分为两束后又先后到达某一观察点 只有这先后到达的时差小于某一值时才能在观察点产生干涉 15 光源宽度对干涉条纹影响 光场的空间相干性 3 4光源大小对干涉条纹的影响 光场的空间相干性 16 带光源双缝干涉的强度分布曲线 17 设光源上边缘处线光源L产生的中央条纹0L与下边缘出现光源N产生的第一级亮纹1N重合 空间相干性 具有一定宽度的普通光源发出的光波 要使其波面上的两点 S1和S2 作为次波源能发生干涉现象 这两点之间的距离必须小于某一值 18 相干间隔d0 干涉条纹刚好消失时 S1和S2之间的距离 最大张角 s S1和S2对光源S的中心所张的角 19 3 5光程 光程 光所经过的介质的折射率ni与相应的几何路程si乘积 光程差 相位差 20 加强 减弱 k 012 加强和减弱的条件 相位 加强 减弱 k 012 光程差 21 亮点 薄透镜 近轴光线 透镜不产生附加光程差 一般在透镜前找光程差 d 亮 暗 亮 暗 条纹间距 22 分振幅干涉定域干涉 3 6薄膜干涉 一 1 点光源非定域干涉 扩展光源的定域干涉 薄膜干涉 等厚干涉 23 1 劈尖干涉 亮纹 暗纹 讨论 1 2 3 e相同的条纹在同一级上 称为等厚干涉 e 0的棱边处 是暗纹 这是半波损失一例证 任意相邻明 暗 纹间距为L 等厚干涉 劈尖干涉 24 2牛顿环 1 干涉图样 内疏外密中心为暗点的圆环 2 明纹 暗纹条件 牛顿环 25 3 明 暗 环的半径 明环半径 暗环半径 26 3 7薄膜干涉 二 等倾干涉 n2 n1 两相干光的光程差 亮纹 暗纹 当e n2 n1确定 则相同入射角的入射光线有相同光程差 它们在透镜焦平面上构成同一级条纹 称等倾干涉 由 27 等倾干涉条纹 28 1 增透膜 对某一特定波长 反射干涉相消 透过相长 2 高反膜 对某一特定波长使反射率大大加强 透射率