权王民17光学西北工业应用物理系

1、大学物理电子教案The PowerPoint for College Physics西北工业大学应用物理系权王民1由两个不同光源发出的两束白光，在空间某处相遇不会产生干涉的原因是 A白光由许多不同波长的色光组成B两束光的光强不一样C不同波长的光传播速度不同D两个光源是独立的不相干光源2光的颜色决定于 A波长B波速C频率D折射率 大学物理-波动光学双缝干涉能力测试3图8-6所示是双缝干涉实验示意图，已知屏上某处P出现明条纹，则P处到双缝S1、S2的距离之差是A光波半波长的奇数倍B光波波长的奇数倍C光波半波长的偶数倍D光波半波长的整数倍双缝干涉能力测试4如图8-6所示在双缝干涉实验中，若入射光波长

2、=600nm，屏上P处到S1、S2的距离分别为S1P=120cm，S2P=114cm，则P处为_(填明条或暗条)，因为_双缝干涉能力测试5同一束单色光从空气射入水中，则A光的颜色、频率不变，波长、波速都变小B光的频率变小，颜色，波长、波速都不变C光的频率、速度变小，颜色、波长不变D频率、颜色、波长都不变，只有波速变小6用红光做双缝干涉实验，在屏上观察到干涉条纹在其他条件不变的情况下，改用紫光做实验，则干涉条纹间距将变_如果改用白光做实验，在屏上将出现_色条纹双缝干涉能力测试7平行光照射在双缝上，在屏上得到干涉条纹，当 A双缝到屏的距离增大时，干涉条纹间距也增大B双缝间距减小时，干涉条纹间距也减

3、小C波长变短，保持光强不变时，则条纹间距也不变D波长不变，光强减弱时，则条纹间距也不变双缝干涉能力测试量子天文学：双狭缝实验 量子天文学现象是通过外星智能研究院的艾伦望远镜阵列以及加州大学的窄频无线电探测器发现的。 双缝干涉知识拓展双缝干涉图样(a) 单缝衍射(b) 双光束干涉(c) 强度曲线双缝干涉知识拓展(a)双缝(b) 干涉条纹(c)合成强曲线双缝干涉知识拓展双缝(间隔d=32)干涉图样 (a)双缝(b) 干涉条纹(c)合成强曲线双缝干涉知识拓展杨氏双孔干涉图样 (a) 干涉条纹(d) 强度曲线双缝干涉知识拓展双孔图样 双缝干涉知识拓展2如果把杨氏双缝干涉装置从空气中移到透明液体中做实验

4、，则条纹宽度 A增大B减小C不变D缺少条件，无法判断问题?不变,对吗?k=0k=1k=2k=3k=-1k=-2k=-3k=0k=1k=2k=3k=-1k=-2k=-3k=0k=1k=2k=3k=-1k=-2k=-3k=0k=1k=2k=3k=-1k=-2k=-3问题?8.3 薄膜干涉彩色的肥皂水膜8.3 薄膜干涉彩色的肥皂水膜彩色的水面上的油膜8.3 薄膜干涉美丽的蝴蝶翅膀8.3 薄膜干涉牛顿环8.3 薄膜干涉平板玻璃之间形成的劈尖干涉条纹8.3 薄膜干涉鹧鸪斑建盏 北宋960-1127天下第一碗福建建溪流域鹧鸪斑4.2 mm-7.4mm油滴天目建盏 北宋960-1127油滴天目建盏 南宋11

5、27-1278现存于日本大阪国立美术馆被尊为日本国宝8.3 薄膜干涉 光入射到薄膜上后，由薄膜两表面反射的光相遇叠加产生光的干涉现象。可以在薄膜表面观察到条纹或彩色的条纹。本节讨论薄膜干涉现象及其规律。Primary:光程与光程差Secondary:等厚干涉Third:等倾干涉Main Goals8.3 薄膜干涉1.光程与光程差 在讨论双缝干涉时，干涉发生在同一介质中，其相位差仅取决于波程差。波程差：=r2-r1 为波经过的几何路程差。如果出现几种不同的介质，情况如何？光在不同介质中传播时，其相位差取决于什么？8.3 薄膜干涉 光在不同介质中传播时，在任何介质中频率不变，速度u不同。c：光在真

6、空中的速度；定义介质的折射率为：（1）光程u：光在某介质中的速度。光在真空中的波长为：光在介质中的波长为：8.3 薄膜干涉光在介质中传播时，波长变短了。8.3 薄膜干涉PPS在相同时间t，光在介质中传播的距离x与光在真空中传播的距离x有如下关系：8.3 薄膜干涉x与x包含的全波数目相同，说明P与P同相。光程nx ：光在介质中的路程为x时，其相应的光程为nx，它等于在相同时间内光在真空中走过的路程，也是同相点在 真空中推进的距离。从相位的来看，光在介质中的路程x相当于光在真空中的路程nx。8.3 薄膜干涉（2）光程差在不同介质中传播的两束相干光：其相位差为:8.3 薄膜干涉由:令:为光程差。8.

7、3 薄膜干涉结论：不同介质存在时，相干光源在空间某点引起的光振动的相位差，取决于其光程差。可得:8.3 薄膜干涉依然有:8.3 薄膜干涉8.3 薄膜干涉2.等厚干涉薄膜干涉：介质薄膜受到照明而产生的干涉现象。n1n2 n1n2eab1a1ACBba2b2D干涉发生在薄膜反射和透射表面8.3 薄膜干涉n1n2 n1n2eaa1a2QPDACB干涉发生在透镜的焦平面或无穷远处8.3 薄膜干涉n1n2 n1n2eab1a1ACBba2b2Da1和b1两束光的光程差：（1）薄膜干涉的光程差半波损失光疏介质光密介质在上表面发生半波损失。8.3 薄膜干涉8.3 薄膜干涉8.3 薄膜干涉薄膜干涉反射光的光程

8、差:薄膜干涉透射光的光程差:8.3 薄膜干涉（2）薄膜干涉的明暗条件薄膜干涉加强条件：薄膜干涉相消条件：k与每个条纹相对应称为级次。8.3 薄膜干涉条纹明暗取决于厚度e，入射角i及折射率n1和n2。（3）薄膜干涉的条纹特征半波损失：光由光疏(折射率n相对较小者)介质进入光密介质(折射率n相对较大者)的界面上反射时会发生的相位突变，即相当于损失/2。由于有半波损失，故没有0级明纹，0级为暗纹。但一般情况要根据上下表面两侧的介质的折射率进行判断。8.3 薄膜干涉等厚干涉：条纹明暗仅取决于厚度e的干涉称为等厚干涉。厚度相同光程差相同光强一样，既形成随厚度变化的干涉条纹。n1n2 n1n2eab1a1

9、ACBba2b28.3 薄膜干涉等倾干涉：条纹明暗仅取决于入射角的干涉称为等倾涉。入射角相同光程差相同光强一样，既形成随入射角变化的干涉条纹。n1n2 n1n2eaa1a2QPDACB8.3 薄膜干涉色散现象：波长不同,则同一级次条纹出现的条件不同,所以条纹分布不同。复色光入射会出现彩色条纹。增透作用：在透镜等光学元件上涂一层厚度均匀的透明膜（MgF2）使某单色光满足干涉相消的条件：此时，该单色光不发生反射而完全透过。该膜称为该单色光增透膜，8.3 薄膜干涉当垂直入射，则容易算出增透膜的厚度为：增反作用：反之，当膜厚满足以上干涉加强的条件时，使得某单色光不发生透射，而完全反射的增反膜。8.3

10、薄膜干涉例1.空气中肥皂膜（n2=1.33），厚为0.32m,如用白光垂直入射，问肥皂膜呈现什么色彩？解：满足干涉加强条件的光:黄光红外紫外肥皂膜呈黄色8.3 薄膜干涉例2.平面单色光垂直照射在厚度均匀的油膜上，油膜覆盖在玻璃板上。光源波长可以连续变化，观察到500nm与700nm两波长的光在反射中消失。油膜的折射率为1.30，玻璃折射率为1.50，求油膜的厚度。解：油膜的厚度使得两波长光满足了干涉相消条件,光在油膜的上下两表面均有半波损失：n0n1 n28.3 薄膜干涉两波长光满足干涉相消条件时必取不同的k值：可得到：8.3 薄膜干涉（4）劈尖干涉 两块平板玻璃一端叠合，另一端加一纸片，使之形成夹角为的劈尖，中间为厚度变化的空气膜。 以平行单色光垂直入射，则在上表面形成明暗相间的干涉条纹。8.3 薄膜干涉8.3 薄膜干涉Ldn此时，i=0，n2=n，则光程差为：若n =1下表面依然存在半波损失e8.3 薄膜干涉k=0,1,2,3,暗纹k=1,2,3,明纹8.3 薄膜干涉条纹特征：条纹级次k随着劈尖的厚度而变化，e相等条纹亮度相同，因此这种干涉为等厚干涉。条纹为一组平行与棱边的平行线。13.3 薄膜干涉由于存在半波损失，棱边上为0级暗纹。8.3 薄膜干涉相邻条纹所对应的厚度差：Ldn8.3 薄膜干涉相邻条纹所对应条