光波干涉条件和杨氏干涉实验课件

第12章光的干涉和干涉系统3/31/20231DUT余虹12.1干涉现象与相干条件一、基本概念——平均辐射强度2、光程光程差-）光程差1、光矢量光强3/31/20232DUT余虹真空中波长为的单色光，在折射率n的透明介质中从A传播到B，两处相位差为3，则沿此路径AB间的光程差为（A）1.5（B）1.5n（C）3（D）1.5/n

相位差为3的两点几何距离为1.5介，光程差为1.5介n

=1.5（A）1.5

介A

B

n分析：例题3/31/20233DUT余虹我开了两盏灯,为什么没看见干条纹？

干涉是有条件的！二、相干光和相干条件1、波的独立性原理和叠加原理S2S13/31/20235DUT余虹2、相干条件在交叠区当I12处处为0—I=I1+I2

非相干叠加—不相干——I12不处处为0的条件1）

相同3）相位差是常量

间的夹角不随t变化，且2）

3/31/20236DUT余虹3、相干叠加光强分布

只是空间的函数，因此光强在空间呈稳定分布。在

=2m处=(2m+1)处

原子发光具有随机性、间断性，即使同一个原子发出的前后两列波，也很难保证同时满足三个相干条件。要获得相干光需要采取特殊的方法.3/31/20237DUT余虹托马斯·杨（ThomasYoung）英国物理学家、医生和考古学家，光的波动说的奠基人之一波动光学：杨氏双缝干涉实验生理光学：三原色原理材料力学：杨氏弹性模量考古学：破译古埃及石碑上的文字

12.2杨氏双缝干涉3/31/20239DUT余虹SdD一、干涉结构3/31/202310DUT余虹缝宽相等d二、光强分布=2m=（2

m+1）（明）（暗）D结论：1、干涉条纹代表着光程差的等值线。2、相邻两个干涉条纹之间其光程差变化量为一个波长l，位相差变化2p。3/31/202311DUT余虹四、干涉条纹的间隔定义：两条相干光线的夹角为相干光束的会聚角，用w表示。m+13/31/202313DUT余虹干涉条纹的特点:(干涉条纹是一组平行等间距的明、暗相间的直条纹。中央为零级明纹，上下对称，明暗相间，均匀排列。干涉条纹不仅出现在屏上，凡是两光束重叠的区域都存在干涉，故杨氏双缝干涉属于非定域干涉。当D、λ一定时，e与d成反比，d越小，条纹分辨越清。

λ1与λ2为整数比时，某些级次的条纹发生重叠。

m1λ1=m2λ2

干涉条纹在屏上的位置（级次）完全由光程差决定，当某一参量引起光程差的改变，则相应的干涉条纹就会发生移动。3/31/202314DUT余虹k=0k=-1k=-2k=1k=2除了中央亮纹仍是白色的外,其余各级条纹形成从中央向外由紫到红排列的彩色条纹—光谱。如果用白光做实验，干涉条纹如何？3/31/202315DUT余虹五、杨氏干涉的应用测量波长测量薄膜的厚度和折射率长度的测量微小改变量3/31/202317DUT余虹例题1

若将双缝装置浸入折射率为n的水中，那么条纹的间距增加还是减小？解：入射光在水中的波长变为所以相邻明条纹或暗条纹的间距为故间距减小3/31/202318DUT余虹条纹移动N=4例题2

杨氏双缝实验，=500nm，在一光路中插入玻璃片（n=1.5）后O点变为4级明纹中心。求：玻璃片厚度e。解：光程差改变O3/31/202319DUT余虹

例题4

双缝间的距离d=0.25mm,双缝到屏幕的距离Ｄ=50cm,用波长4000Å～7000Å的白光照射双缝，求第2级明纹彩色带(第2级光谱)的宽度。

解所求第2级明纹彩色带(光谱)的宽度实际上是7000Å的第2级亮纹和4000Å的第2级亮纹之间的距离。k=0k=-1k=-2k=1k=2x亮纹故二级明纹坐标宽度为代入：d=0.2