大学物理 光的干涉极力推荐

会计学1大学物理光的干涉极力推荐2.激光光源：受激辐射=(E2-E1)/hE1E2完全一样(频率,位相,振动方向,传播方向)二.光的相干性

1.两列光波的叠加(只讨论电振动)p···12r1r2P:12E0E10E20第1页/共28页

非相干光源I=I1

+I2—非相干叠加

完全相干光源

▲相长干涉（明）

(k=0,1,2,3…)▲相消干涉（暗）

(k=0,1,2,3…)2.条纹衬比度（对比度，反衬度）第2页/共28页Io2-24-44I13.普通光源获得相干光的途径pS

*分波面法分振幅法·p薄膜S*衬比度差(V<1)衬比度好(V=1)振幅比决定衬比度的因素：光源的宽度光源的单色性IImaxImino2-24-4第3页/共28页§2双缝干涉

一.双缝干涉p·r1r2xx0xIxxDdo单色光入射d>>λ，D>>d(d10-4m,Dm)波程差：相位差：明纹

暗纹第4页/共28页条纹间距(1)一系列平行的明暗相间的条纹；

(3)中间级次低；明纹:k

，k=1,2,3…(整数级)暗纹:(2k+1)/2(半整数级)(4)

条纹特点：(2)不太大时条纹等间距；某条纹级次=该条纹相应的(r2-r1)/第5页/共28页二.光强公式若I1=I2

=I0

,则光强曲线I02-24-4k012-1-24I0x0x1x2x

-2x-1sin0/d-/d-2/d2/d§3其他分波面干涉实验(自学)第6页/共28页§4空间相干性一.空间相干性的概念光源宽度对干涉条纹衬比度的影响设光源宽度为bBDI非相干叠加+1L0N0M0Lb/2d/2LMNS1S2xI合成光强0Nx+1L0M0L-1N=Dλ/d第7页/共28页二.极限宽度当光源宽度b增大到某个宽度b0时，干涉条设B>>d和b(一级明纹)纹刚好消失，b0称为光源的极限宽度。doDB+1L·r2r1r1r2单色光源b0/2·xL△x/2

第8页/共28页(B>>b0,d)—光源的极限宽度时，才能观察到干涉条纹。doDB+1L·r2r1r1r2单色光源b0/2·xL△x/2

第9页/共28页三.相干间隔和相干孔径角1.相干间隔若b

和B一定，则要得到干涉条纹，必须—相干间隔d0越大，光场的空间相干性越好。2.相干孔径角S1S2b0d0B━相干孔径角第10页/共28页0越大空间相干性越好。激光光源可以不受以上限制在θ0范围内的光场中，正对光源的平面上的任意两点的光振动是相干的。四.应用举例1.测遥远星体的角直径：bdB星体第11页/共28页bdB星体考虑到衍射的影响，有M1M2M3M4屏测星干涉仪2.屏上条纹消失时，反射镜M1M4间的距离就是d0，测猎户座星nm测得得λλ使d=d0则条纹消失第12页/共28页一.光的非单色性1.理想的单色光

、2.准单色光、谱线宽度

准单色光：在某个中心波长（频率）附近有一定波长（频率）范围的光。

谱线宽度：0oII0I0/2谱线宽度(1)自然宽度·Ei+1Ei+1EiEi§5时间相干性

造成谱线宽度的原因第13页/共28页(2)多普勒增宽(3)碰撞增宽二.非单色性对干涉条纹的影响0123456012345Ix-(/2)+(/2)合成光强干涉的最大级次第14页/共28页三.相干长度与相干时间1.相干长度

两列波能发生干涉的最大波程差

：中心波长SS1S2c1c2b1b2a1a2·pS1S2Sc1c2b1b2a1a2p·注:等代表波列只有同一波列分成的两部分经不同的光程再相遇时才能发生干涉。波列长度就是相干长度第15页/共28页光通过相干长度所需时间2.相干时间第16页/共28页§6光程一.光程、光程差

真空中··dabλ

媒质中··abndλn媒质n─媒质中波长光程:L=nd─真空中波长第17页/共28页…………n1n2nmd1d2dm光程差：

=L2-L1[例]·S1S2r1r2dnpP:

二.使用透镜不会产生附加光程差Sacb··S物点到象点各光线之间的光程差为零相位差和光程差的关系：光程L

=

(nidi

)第18页/共28页§7薄膜干涉

(一)——等厚条纹一.劈尖（劈形膜）夹角很小的两个平面所构成的薄膜ennn·A反射光2反射光1单色平行光(设n>

n

)·S121、2两束反射光来自同一束入射光，它们可以产生干涉。第19页/共28页ennn·A反射光2反射光1入射光(单色平行光垂直入射)(设n>

n

)A:1、2的光程差明纹：暗纹：同一厚度e对应同一级条纹——等厚条纹光程差可简化为图示情况计算。实际应用中,大都是平行光垂直入射到劈尖上。考虑到劈尖夹角极小,反射光1、2在膜面的第20页/共28页Leekek+1明纹暗纹条纹间距又

二.牛顿环

.S分束镜M显微镜oerR·平晶平凸透镜暗环o

牛顿环装置简图平凸透镜平晶光程差：(1)(k=0,1,2,…)(2)第k个暗环半径暗环：第21页/共28页三.等厚条纹的应用1.劈尖的应用

测波长：已知θ、n，测L可得λ

测折射率：已知θ、λ，测L可得n

测细小直径、厚度、微小变化Δh待测块规λ标准块规平晶

测表面不平度等厚条纹待测工件平晶第22页/共28页2.牛顿环的应用

测透镜球面的半径R：已知,测

m、rk+m、rk，可得R。

测波长λ：

已知R，测出m

、rk+m、rk，可得λ。

检验透镜球表面质量标准验规待测透镜暗纹第23页/共28页§8薄膜干涉（二）——等倾条纹一.点光源照明时的干涉条纹分析L

fPo

r环B

ennn>nirA

CD··21Siii光束1、2的光程差：得·

··第24页/共28页或明纹暗纹倾角i相同的光线对应同一条干涉条纹

—等倾条纹。

形状:条纹特点:一系列同心圆环r环=ftgi

条纹间隔分布:内疏外密

条纹级次分布:e一定时，

波长对条纹的影响:

膜厚变化时,条纹的移动：第25页/共28页二.面光源照明时，干涉条纹的分析iPifor环ennn>n面光源···只要入射角i相同，都将汇聚在同一个干涉环上（非相干叠加）三.应用：增透(射)膜和增反射膜（自学书P130例2）第26页/共28页§9迈克耳逊干涉