分波前干涉课件

1、分波前干涉课件 0 S 1 S 2 S 中央明纹中央明纹 零级暗纹零级暗纹 零级暗纹零级暗纹 一级明纹一级明纹 一级明纹一级明纹 一级暗纹一级暗纹 一级暗纹一级暗纹 球面波球面波 14-6 分波前干分波前干 涉涉 一、杨氏实验一、杨氏实验 分波前干涉课件 p 1 s 2 s s x o o B 实实 验验 装装 置置 d 1 r 2 r Dd D sin 21 x rrdd D 光程差光程差 sintanx D 分波前干涉课件 ()21 2 k 减弱减弱 2 2 k x d D 加强加强 , , ,0 1 2k ()21 2 D k d 暗纹暗纹 2 2 D k d x 明纹明纹 , ,0 1

2、 2k p 1 s 2 s s x o o B d 1 r 2 r D 分波前干涉课件 明暗条纹的位置明暗条纹的位置 ()21 2 D k d 暗纹暗纹 2 2 D k d x 明纹明纹 , ,0 1 2k 若用复色光源若用复色光源 (如如白光照射时白光照射时) ，则干涉条纹是彩色的。，则干涉条纹是彩色的。 杨氏干涉条纹是等间距的，相邻亮（或暗）条纹间距都为杨氏干涉条纹是等间距的，相邻亮（或暗）条纹间距都为 1k 2k 3k 2k 1k3k D d 杨氏干涉可用于测量波长，是光的波动性的实验依据。杨氏干涉可用于测量波长，是光的波动性的实验依据。 分波前干涉课件 一定时，若一定时，若 变化，则变

3、化，则 将怎样变化？将怎样变化？d D、 x 1） 讨论讨论)1(k条纹间距条纹间距 D x d 条纹间距条纹间距 与与 的关系的关系 分波前干涉课件 2） 条纹间距条纹间距 与与 的关系如何？的关系如何？xd 一定时，一定时， 、D D 分波前干涉课件 分波前干涉课件 d D 1 r r2 x s1 s2 0 x DdDx 1020 0 5 n l 例例:讨论双缝干涉装置讨论双缝干涉装置 的一缝后插入透明的一缝后插入透明 媒质媒质,屏幕上条纹的屏幕上条纹的 移动问题移动问题. 解解: 真空中真空中: k D xk d k0 0 0 x中央明纹中央明纹 插入媒质插入媒质: () 21 rlnl

4、r ()() 21 1rrnlk () 21 1rrknl,012 k k x d D sin 21 rrdtand (1) 讨论讨论S2后面插入折后面插入折 射率为射率为n, 厚度厚度 为为 的透的透 明媒质明媒质 l 分波前干涉课件 () 1 k D xknl d ,012 k 中央明纹中央明纹() 0k () 0 1 D xnl d 0 在在O点下方点下方条纹下移条纹下移 1kk D xxx d 条纹间距不变条纹间距不变 (2) S1后面插入媒质后面插入媒质 () 1 k D xknl d , 2, 1, 0 k 中央明纹中央明纹 () 0k() 0 1 D xnl d 0 在在O点上方

5、点上方 条纹上移条纹上移 1kk D xxx d 条纹间距不变条纹间距不变 结论结论:干涉条干涉条 纹向光程增纹向光程增 大的一侧移大的一侧移 动动,条纹间距条纹间距 不变不变 分波前干涉课件 练习：在双缝干涉实验中，用折射率练习：在双缝干涉实验中，用折射率n1.58的玻璃膜覆盖的玻璃膜覆盖 一条缝，屏上第一条缝，屏上第7条明纹移动到原来中央明纹处，入射光波条明纹移动到原来中央明纹处，入射光波 长长550nm，求玻璃膜厚度。，求玻璃膜厚度。 ()17nd 9 6 77 550 10 6 64 10 11 58 1 m d n 解：条纹下移，玻璃膜附加光程差为解：条纹下移，玻璃膜附加光程差为 0

6、 7 1 s 2 s s 0 7 1 s 2 s s d n 分波前干涉课件 例例1 以单色光照射到相距为以单色光照射到相距为0.2mm的双缝上的双缝上,双缝与双缝与 屏幕的垂直距离为屏幕的垂直距离为1m. (1) 从第一级明从第一级明 纹纹 到同侧到同侧 的第四级明的第四级明 纹的距离为纹的距离为 7.5mm,求单色光的波长求单色光的波长; (2) 若入射光的波长为若入射光的波长为600nm,求相邻两明纹间的距离求相邻两明纹间的距离. 解解 （1） , 2, 1,0,kk d d xk 141414 kk d d xxx nm500 14 14 kk x d d （2）mm0 . 3 d d

7、 x 分波前干涉课件 例例 2: 在杨氏实验中双缝的间距为在杨氏实验中双缝的间距为0.20 mm，光屏与，光屏与 狭缝的距离为狭缝的距离为50 cm, 测得光屏上相邻亮条纹的间距测得光屏上相邻亮条纹的间距 为为1.5 mm。求光波的波长。求光波的波长。 解解: 由式由式 D x d 得得 33 7 2 mm 0.20 101.5 10 6.0 10 50 10 d x D 分波前干涉课件 例例 3: 在杨氏实验中，双缝间距为在杨氏实验中，双缝间距为0.45 mm，使用波长，使用波长 为为540 nm的光观测。的光观测。(1) 要使光屏要使光屏C上条纹间距为上条纹间距为1.2 mm，光屏应离双缝

8、多远？，光屏应离双缝多远？(2) 若用折射率为若用折射率为1.5、厚度、厚度 为为9.0 m的薄玻璃片遮盖狭缝的薄玻璃片遮盖狭缝S2，光屏上干涉条纹将，光屏上干涉条纹将 发生什么变化？发生什么变化？ 解解: 由式由式 D x d 得得 336 97 mm 0.45 101.2 100.54 10 1.0 540 105.4 10 d x D 分波前干涉课件 S2遮盖时，中央亮纹在遮盖时，中央亮纹在x = 0处，遮后光程差为处，遮后光程差为 = (nh+r2h)r1 = h(n1)+(r2r1 ) = h(n1)+ d x D 中央亮条纹应满足中央亮条纹应满足 = 0的条件，于是得的条件，于是得

9、 (1)0 d h nx D 遮盖后中央亮纹位置为遮盖后中央亮纹位置为 6 2 3 mm (1)(1.5 1) 9.0 101.0 1.0 10 0.45 10 h nD x d 这表示干涉条纹整体向下平移了这表示干涉条纹整体向下平移了10mm10mm。 分波前干涉课件 n例4 折射率为1.5的玻璃片插入杨氏实验 的一束光路中，光屏上原来第5级亮条纹所 在的位置变为中央亮条纹，试求插入的玻 璃片的厚度。已知光波波长为6107m。 分波前干涉课件 d D S1 S2 P P0 r1 r2 r h 第5级亮条 纹位置变成 中央亮条纹 求玻璃片的厚 度为多少？ 分波前干涉课件 解：在玻璃片插入前，光

10、屏上第5级（k5）亮条 纹所在位置满足条件 5(1) x d D 在玻璃片插入后，该位置变为中央亮条纹（k0）， 所对应的光程差变为 () x dnhh D 并满足条件并满足条件 x dk D 5()0nhh 将（将（1）式代入上式有）式代入上式有 ()0 x dnhh D 分波前干涉课件 最后得到玻璃片的厚度为最后得到玻璃片的厚度为 7 6 55 6 10 6 10 11.51 hm n 答：插入的玻璃片的厚度为答：插入的玻璃片的厚度为610 6m。 。 分波前干涉课件 1、洛埃镜、洛埃镜 1 S 2 S M L d p Q p Q D 光栏 E E E 当屏幕当屏幕 E 移至移至E处，从处

11、，从 S1和和 S2 到到 L点的点的 光程差为零，但是观察到暗条纹，光程差为零，但是观察到暗条纹，验证了反射验证了反射 时有半波损失存在。时有半波损失存在。 其他分波阵面干涉装置其他分波阵面干涉装置 劳埃镜劳埃镜 费涅耳双棱镜费涅耳双棱镜 费涅耳双面镜费涅耳双面镜 分波前干涉课件 半波损失半波损失 对洛埃镜，它是入射光和镜面反射光相互干对洛埃镜，它是入射光和镜面反射光相互干 涉。将观察屏紧靠反射镜时，在镜端处两相干涉。将观察屏紧靠反射镜时，在镜端处两相干 光束的光程相等，即光程差为零，理应是亮条光束的光程相等，即光程差为零，理应是亮条 纹，但实际上纹，但实际上 是暗条纹。唯是暗条纹。唯 一可能的原因一可能的原因 就是光在镜面就是光在镜面 上的反射。上的反射。 分波前干涉课件 2、菲涅耳双面镜、菲涅耳双面镜 Dd 虚光源虚光源 、 1 S 2 S 21S SWW平行于平行于 d D kx d Dk x 2 12 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