光的干涉教案文件

1、河北职业技术师范学院教案编号理论 20032004学年度 第一学期系(部)数理系 教研室 物理教研室 任课教师 高忠明 课程名称 大学物理学II 授课章节:第十七章 授课班级授课日期课 题光的干涉时 数教学目的及 要 求教学重点难 点应用教学方法及 教 具讲授课堂设计(教学内容过程方法图表等)时间分配光学: 经典光学:几何光学,物理光学 物理光学:波动光学量子光学近代光学:激光全息傅利叶和非线性光学17.1 光源 光的单色性和相干性一光源发光的特点: 1原子跃迁发光: 2光束的光波列构成:不同原子跃迁发出的许多光波列形成光束 3两个普通光源发出的光束不能形成干涉 4两个相干光的干涉极值条件:两

2、束光相干是指分别从两束光到达同一点的光波列的位相差保持恒定二光的单色性三光的相干性: 同频率同振动方向相位差恒定17.1获得相干光的方法(近代用激光光源)一常用方法分波阵面法 如杨氏双缝实验分振幅法 相干叠加和非相干叠加单色光和准单色光非相干叠加和相干叠加相位差:非相干叠加:随机变化,相干叠加:恒定, 17.3 光程 光程差光程:光在媒质中通过的几何路程与媒质折射率的乘积 ;光程差:, ()相长干涉和相消干涉的条件 ()透镜的等光程性使用透镜不会引起附加的光程差17.4 分割波面法产生的光的干涉杨氏双缝实验(1807年)实验目的:验证光的波动性;实验装置:实验结果:干涉条纹是以点为对称点,明暗

3、相间分布的,处为中央明纹,相邻明纹间及相邻暗纹间间距相等;对不同的波长,相邻条纹间距不等,大,大,条纹疏;小,小,条纹密;用白光做光源,则中央明纹白色,两侧某一级条纹为由紫而红的彩条带缺点:要使处有相同的相位,都必须很窄,通过狭缝的光强太弱,条纹不够清晰理论计算 明暗纹位置:干涉条纹的间距 : 菲涅尔双镜实验洛埃镜实验杨氏双缝实验中,在距离双缝的屏上观察若光源是由波长和的两种单色光组成,则:干涉条纹间距分别为多少?距中央明纹多远处两种光线的亮纹第一次重合,各为第几级?在杨氏双缝实验中,当作如下调节时,观察屏上的干涉条纹将如何变化?试说明理由17.5 分割振幅法产生的光的干涉薄膜干涉(最典型)现

4、象分析计算:讨论等厚干涉:一定,一定,等倾干涉:一定,为常数,透射光的干涉注意点:干涉光线?条纹域?光路?半波损失?的取值要保证,取整数典型例子:劈尖干涉劈尖计算空气劈尖 讨论:劈尖处,棱边为暗纹;平行于棱边的明暗相间的直条纹 相邻明(暗)条纹间距: 相邻明(暗)条纹 玻璃劈尖 条纹间距:3.应用测:由 测微小高度(如细丝直径)检查玻璃片的平直程度例:下边各图中,条纹将如何变化? 牛顿环装置及现象计算:明暗环半径将代入,明环:暗环:讨论:中间一点是暗圆斑;条纹不是等间距的,越外越小中间填充介质,仍有一条光线有半波损失,明环:暗环:应用:测检查平面或球面玻璃的质量例:牛顿环:R=4.5m,第k级暗环半径第k+5级暗环半径求:增透与增反问题:组合透镜中,反射光能损失20%左右计算增反:增透: 例1:如图,在一洁净的玻璃片上放一滴油,当油滴展开成油膜时,在的单色光垂直照射下,从反射光中观察到油膜所形成的干涉条纹(用读数显微镜向下观察,若求:当油膜中的最高点与玻璃上表面相距时,试描述所观察到的条纹形状;油膜扩展时,条纹如何变化?将平面玻璃片覆在平凹柱面透镜的凹面上,若单色平行光垂直照射,从反射光中观察现象,试说明干涉条纹的形状及其分布情况;当照射光波时,平