大学物理-波的干涉课件

教学基本要求:★1理解波的相干条件及获得相干光的方法,能应用相位差和波程差分析、确定相干波叠加后振幅加强和减弱的条件.★2掌握光程的概念以及光程差和相位差的关系,理解在什么情况下的反射光有相位跃变★3能分析杨氏双缝干涉条纹及薄膜等厚干涉条纹的位置.4了解迈克耳孙干涉仪的工作原理教学基本要求:1101波的叠加与干涉1、波的叠加原理1)几列波相遇后仍保持它们原有的特性(频率、波长、振幅、传播方向)不变,互不干扰。2)在相遇时任一点的振动为各列波单独存在时在该点所引起的振动位移的矢量和。般而言,波的叠加较复杂波的叠加101波的叠加与干涉22.波的干涉频率相同、振动方向相同、有恒定的相位差的两列波相遇时,使某些地方振动始终加强,或始终减弱的现象●相干波条件1)两列波振动方向相同;2)两列波频率相同;3两列波有稳定的相位差。波的干涉1满足这三个条件的两列波称为相干波波的干涉22.波的干涉3●干涉加强减弱条件设有两个相干波源S1及S2y1o=Acos(t+o)yoo=A,cos(at+oo)两列波在P点引起的振动表达式分别为:2丌ViP=A,cos(at-r,+P1o)V2p=A2cos(at-r2+Pro)当此两列波发出的波在空间P点相遇时,为同方向同频率振动合成。Y,+y2=AcoS(at+o)●干涉加强减弱条件4合振幅为A=1A2+A2+2A1A2co(2-9o-2n3★★2±2k(R=01,2…)干涉相长Ap=920-90(2k+1)z干涉相消当q0o=q0时,波程差为A=A,+A±k2k+1)2A=A-A△A合振幅为A=1A2+A2+2A1A2co(2-9o-2n35由于波的强度正比于振幅的平方,而42=A2+A2+2A1A2cos△g所以两列波叠加后的强度为:I=1+2+2√12Cos△g叠加后波的强度随着两列相干波在空间各点所引起的振动相位差的不同而不同。当1=L2时,有:I=21(+cs△)=41s2△98π-6-4x46x8布由于波的强度正比于振幅的平方,而42=A2+A2+2A1A26例101设S1、S2为两个相干波源,两者相距四分之一波长,如图102所示。S1比S2的相位超前π/2。若两列波在S父多S2连线方向上的强度相同,且不随距离变化,求在S1、S线上(1)S2右侧各点的合成波的强度如何?解:(1)设S2右侧任Pr点P与S2的距离为x,则r2=r,r1=x+/4;而两波源的相位差为q2-91=z/2,所以这两列波在P点引起的振动的相位差为A=2-q1-2x2-n=所以S2右侧各点的干涉加强,其合振幅恒为A2A。因为波的强度P所以合成波的强度F41例101设S1、S2为两个相干波源,两者相距四分之一波长,7(2)S1左侧各点的合成波的强度如何?设S1左侧任一点Q与S1的距离为x,同样的方法可求得这两列波在P点引起的振动的相位差为△=q2-升-2x32~1丌2丌22422所以S1左侧各点的干涉相消,其合振幅恒为0,所以合成波的强度也为0。P7o910(2)S1左侧各点的合成波的强度如何?83.相干波的获得振动方向相同、频率相同、相位差恒定是两列波能够相干的必要条件。机械波易做到,光波不易满足。光是电磁波。可见光波长380nn760nn(m=10m=l0A)1原因:与光源发光机制有关原子能级跃迁产生光波列波列长度l;大致v;偏振。光源中许多原子、分子能级跃迁各自独立,产生的光波在频率、振动方向、位相上各不相同,故两个独立光源产生的光不是相干光(如两盏灯)。3.相干波的获得9大学物理-波的干涉课件10大学物理-波的干涉课件11大学物理-波的干涉课件12大学物理-波的干涉课件13大学物理-波的干涉课件14大学物理-波的干涉课件15大学物理-波的干涉课件16大学物理-波的干涉课件17大学物理-波的干涉课件18大学物理-波的干涉课件19大学物理-波的干涉课件20大学物理-波的干涉课件21大学物理-波的干涉课件22大学物理-波的干涉课件23大学物理-波的干涉课件24大学物理-波的干涉课件25大学物理-波的干涉课件26大学物理-波的干涉课件27大学物理-波的干涉课件28大学物理-波的干涉课件29大学物理-波的干涉课件30大学物理-波的干涉课件31大学物理-波的干涉课件32大学物理-波的干涉课件33大学物理-波的干涉课件34大学物理-波的干涉课件35大学物理-波的干涉课件36大学物理-波的干涉课件37大学物理-波的干涉课件38大学物理-波的干涉课件39大学物理-波的干涉课件40大学物理-波的干涉课件41大学物理-波的干涉课件42大学物理-波的干涉课件43大学物理-波的干涉课件44大学物理-波的干涉课件45大学物理-波的干涉课件46大学物理-波的干涉课件47大学物理-波的干涉课件48大学物理-波的干涉课件49大学物理-波的干涉课件50大学物理-波的干涉课件51大学物理-波的干涉课件52大学物理-波的干涉课件53大学物理-波的干涉课件54大学物理-波的干涉课件55大学物理-波的干涉课件56大学物理-波的干涉课件57大学物理-波的干涉课件58大学物理-波的干涉课件59大学物理-波的干涉课件60大学物理-波的干涉课件61大学物理-波的干涉课件62大学物理-波的干涉课件63大学物理-波的干涉课件64大学物理-波的干涉课件65大学物理-波的干涉课件66教学基本要求:★1理解波的相干条件及获得相干光的方法,能应用相位差和波程差分析、确定相干波叠加后振幅加强和减弱的条件.★2掌握光程的概念以及光程差和相位差的关系,理解在什么情况下的反射光有相位跃变★3能分析杨氏双缝干涉条纹及薄膜等厚干涉条纹的位置.4了解迈克耳孙干涉仪的工作原理教学基本要求:67101波的叠加与干涉1、波的叠加原理1)几列波相遇后仍保持它们原有的特性(频率、波长、振幅、传播方向)不变,互不干扰。2)在相遇时任一点的振动为各列波单独存在时在该点所引起的振动位移的矢量和。般而言,波的叠加较复杂波的叠加101波的叠加与干涉682.波的干涉频率相同、振动方向相同、有恒定的相位差的两列波相遇时,使某些地方振动始终加强,或始终减弱的现象●相干波条件1)两列波振动方向相同;2)两列波频率相同;3两列波有稳定的相位差。波的干涉1满足这三个条件的两列波称为相干波波的干涉22.波的干涉69●干涉加强减弱条件设有两个相干波源S1及S2y1o=Acos(t+o)yoo=A,cos(at+oo)两列波在P点引起的振动表达式分别为:2丌ViP=A,cos(at-r,+P1o)V2p=A2cos(at-r2+Pro)当此两列波发出的波在空间P点相遇时,为同方向同频率振动合成。Y,+y2=AcoS(at+o)●干涉加强减弱条件70合振幅为A=1A2+A2+2A1A2co(2-9o-2n3★★2±2k(R=01,2…)干涉相长Ap=920-90(2k+1)z干涉相消当q0o=q0时,波程差为A=A,+A±k2k+1)2A=A-A△A合振幅为A=1A2+A2+2A1A2co(2-9o-2n371由于波的强度正比于振幅的平方,而42=A2+A2+2A1A2cos△g所以两列波叠加后的强度为:I=1+2+2√12Cos△g叠加后波的强度随着两列相干波在空间各点所引起的振动相位差的不同而不同。当1=L2时,有:I=21(+cs△)=41s2△98π-6-4x46x8布由于波的强度正比于振幅的平方,而42=A2+A2+2A1A272例101设S1、S2为两个相干波源,两者相距四分之一波长,如图102所示。S1比S2的相位超前π/2。若两列波在S父多S2连线方向上的强度相同,且不随距离变化,求在S1、S线上(1)S2右侧各点的合成波的强度如何?解:(1)设S2右侧任Pr点P与S2的距离为x,则r2=r,r1=x+/4;而两波源的相位差为q2-91=z/2,所以这两列波在P点引起的振动的相位差为A=2-q1-2x2-n=所以S2右侧各点的干涉加强,其合振幅恒为A2A。因为波的强度P所以合成波的强度F41例101设S1、S2为两个相干波源,两者相距四分之一波长,73(2)S1左侧各点的合成波的强度如何?设S1左侧任一点Q与S1的距离为x,同样的方法可求得这两列波在P点引起的振动的相位差为△=q2-升-2x32~1丌2丌22422所以S1左侧各点的干涉相消,其合振幅恒为0,所以合成波的强度也为0。P7o910(2)S1左侧各点的合成波的强度如何?743.相干波的获得振动方向相同、频率相同、相位差恒定是两列波能够相干的必要条件。机械波易做到,光波不易满足。光是电磁波。可见光波长380nn760nn(m=10m=l0A)1原因:与光源发光机制有关原子能级跃迁产生光波列波列长度l;大致v;偏振。光源中许多原子、分子能级跃迁各自独立,产生的光波在频率、振动方向、位相上各不相同,故两个独立光源产生的光不是相干光(如两盏灯)。3.相干波的获得75大学物理-波的干涉课件76大学物理-波的干涉课件77大学物理-波的干涉课件78大学物理-波的干涉课件79大学物理-波的干涉课件80大学物理-波的干涉课件81大学物理-波的干涉课件82大学物理-波的干涉课件83大学物理-波的干涉课件84大学物理-波的干涉课件85大学物理-波的干涉课件86大学物理-波的干涉课件87大学物理-波的干涉课件88大学物理-波的干涉课件89大学物理-波的干涉课件90大学物理-波的干涉课件91大学物理-波的干涉课件92大学物理-波的干涉课件93大学物理-波的干涉课件94大学物理-波的干涉课件95大学物理-波的干涉课件96大学物理-波的干涉课件97大学物理-波的干涉课件98大学物理-波的干涉课件99大学物理-波的干涉课件100大学物理-波的干涉课件101大学物理-波的干涉课件102大学物理-波的干涉课件103大学物理-波的干涉课件104大学物理-波的干涉课件105大学物理-波的干涉课件106大学物理-波的干涉课件107大学物理-波的干涉课件108大学物理-波的干涉课件109大学物理-波的干涉课件110大学物理-波的干涉课件111大学物理-波的干涉课件112大学物理-波的干涉课件113大学物理-波的干涉课件114大学物理-波的干涉课件115大学物理-波的干涉课件116大学物理-波的干涉