分波面法双光束干涉

1、第19章 光的干涉1一、杨氏实验一、杨氏实验二、其他类似装置二、其他类似装置 干涉主要包含以下几个主要问题干涉主要包含以下几个主要问题实验装置；实验装置；确定相干光束，求出光程差确定相干光束，求出光程差( (相位差相位差) )；分析干涉花样，给出强度分布；分析干涉花样，给出强度分布；应用及其他。应用及其他。19.2 19.2 分波面法双光束干涉分波面法双光束干涉杨杨(T.Young)在在1801年首先发现光的干涉年首先发现光的干涉现象，并首次测量了现象，并首次测量了光波的波长。光波的波长。第19章 光的干涉21. 实验装置实验装置 ( ( 点源点源 分波面分波面 相遇相遇) )2. 强度分布强

2、度分布确定相干光束确定相干光束计算光程差计算光程差根据相长、相消条件确定坐标根据相长、相消条件确定坐标步骤步骤一、一、 分波阵面法（分波阵面法（杨氏实验杨氏实验) )1s2s明条纹位置明条纹位置明条纹位置明条纹位置明条纹位置明条纹位置S第19章 光的干涉3xo oxsindDddDmDmmdrrr2121rrrsind两光线光程差两光线光程差22222()2drDyx22221()2drDyxxyOzdD)(z , y, xP1r2rDxdrrxdrr12122Dy , x,Dd 理论分析理论分析 2S1S光程差光程差S21SS观察屏观察屏P P第19章 光的干涉4xdD012kk (,)亮纹

3、亮纹210122kk ()(,)暗纹暗纹（光强极大位置）（光强极大位置） dDkx22dDkx2) 12(（光强极小（光强极小位置）位置）两光线光程差两光线光程差xo oxDd21rrrsindS21SS观察屏观察屏P P装置装置1第19章 光的干涉5(1) 屏上相邻明条纹中心或相邻暗条纹中心间距为屏上相邻明条纹中心或相邻暗条纹中心间距为dDx一系列平行的一系列平行的明暗相间条纹明暗相间条纹(4) 当用白光作为光源时，在零级白色中央条纹两边对称地当用白光作为光源时，在零级白色中央条纹两边对称地排列着几条彩色条纹。排列着几条彩色条纹。Ik012- -1- -24I0 x0 x1x2x- -2x-

4、 -1光强分布光强分布讨论讨论(2) 已知已知 d , D 及及x,可测可测 ；(3) x 正比于正比于 和和 D ，反比于，反比于 d ；第19章 光的干涉6白光入射的杨氏双缝干涉照片白光入射的杨氏双缝干涉照片红光入射的杨氏双缝干涉照片红光入射的杨氏双缝干涉照片您能判断您能判断0级级条纹在哪吗？条纹在哪吗？第19章 光的干涉7S21SSPLfsind观察结果与装置观察结果与装置1相同！相同！3. 双缝干涉的常用装置双缝干涉的常用装置装置装置2透镜成像不会引入附加相位差透镜成像不会引入附加相位差相干光线的光程差相同等于相干光线的光程差相同等于sind装置装置2 在屏上相邻亮条纹的间距在屏上相邻

5、亮条纹的间距x ?第19章 光的干涉8洛洛 埃埃 镜镜 的的 干干 涉涉SSMDdsin2d2 xDd或或二、其他类似装置二、其他类似装置洛埃镜洛埃镜 费涅耳双棱镜费涅耳双棱镜 费涅耳双面镜费涅耳双面镜处理办法：处理办法：等效双缝等效双缝思考：为思考：为什么光程什么光程差公式中差公式中出现了出现了/2MNO屏上屏上O 点出点出现暗条纹现暗条纹 半波损失半波损失 相当于入射波相当于入射波与反射波之间与反射波之间附加了一个半附加了一个半波长的波程差波长的波程差第19章 光的干涉9SS1S2双棱镜双棱镜Dd第19章 光的干涉10M1M2S1S2S第19章 光的干涉11(1) 明纹间距分别为明纹间距分

6、别为mm350011089356004.dDxmm0350101089356004.dDx(2) (2) 双缝间距双缝间距 d d 为为mm4506501089356004.xDd双缝干涉实验中，用钠光灯作单色光源，其波长为双缝干涉实验中，用钠光灯作单色光源，其波长为589.3 nm，屏与双缝的距离，屏与双缝的距离 D=600 mm。解解 例例求求 (1) d =1.0 mm 和和 d =10 mm两种情况下，相邻明条纹间距分两种情况下，相邻明条纹间距分别为多大？别为多大？(2) 若相邻条纹的最小分辨距离为若相邻条纹的最小分辨距离为 0.065 mm，能分清干涉条纹的双缝间距能分清干涉条纹的双

7、缝间距 d 最大是多少？最大是多少？第19章 光的干涉12用白光作光源观察杨氏双缝干涉。设缝间距为用白光作光源观察杨氏双缝干涉。设缝间距为d ，缝，缝面与屏距离为面与屏距离为 D。kDxd紫红kk ) 1( 11400760400 .k紫红紫解解 最先发生重叠的是某一级次的红光和高一级次的紫光最先发生重叠的是某一级次的红光和高一级次的紫光 清晰的可见光谱只有一级清晰的可见光谱只有一级 例例1在在400 760 nm 范围内，明纹条件为范围内，明纹条件为求求 能观察到的清晰可见光谱的级次。能观察到的清晰可见光谱的级次。第19章 光的干涉13用折射率用折射率 n =1.58 的很薄的云母片覆盖在双缝实验中的很薄的云母片覆盖在双缝实验中的一条缝上，这时屏上的第七级亮条纹移到原来的零的一条缝上，这时屏上的第七级亮条纹移到原来的零级亮条纹的位置上。如果入射光波长为级亮条纹的位置上。如果入射光波长为 550 nm。解解 设云母片厚度为设云母片厚度为 d 。无云母片时，零级亮纹在屏上。无云母片时，零级亮纹在屏上 P 点，点，则到达则到达 P 点的两束光的光程差为零。加上云母片后，到达点的两束光的光程