大学物理下册第二十二章光的干涉 课件

波动光学光是电磁波一.电磁波1.对电磁波平面简谐电磁波的性质(1)(2)

电磁波是横波2的描述（平面简谐波）和传播速度相同、相位相同(3)波速真空中(4)电磁波具有波的共性——在介质分界面处有反射和折射折射率光矢量：光强Ｉ0.400.450.500.550.600.650.700.75紫蓝青绿黄橙红二.光是电磁波1、人眼对于颜色的感觉是由光的频率决定的2、引起眼睛视觉效应和光化学效应的是光波的电场3、人眼及物理仪器检测光的强度是由波的能流密度决定的第22章光的干涉(InterferenceofLightWave)本章介绍思路：§22.1杨氏双缝干涉§22.2相干光§22.5光程§22.6薄膜干涉（一）——等厚干涉§22.7薄膜干涉（二）——等倾干涉§22.8迈克尔逊干涉仪一、基本原理二、典型现象三、重要应用 ·三.光波的叠加P12r1r2··讨论1.非相干叠加2.相干叠加(1)频率相同(2)相位差恒定(3)光矢量振动方向平行(1)相长干涉（明）(2)相消干涉（暗）如果如果3干涉现象的光强分布图象如相位差:22.5光程介质中相差：光程是一个折合量，在相位改变相同的条件下，把光在介质中传播的路程折合为光在真空中传播的相应路程改变相同相位的条件下1、定义光程：2、物理意义：真空中相差：光程差：由光程差计算相位差光程……

多种介质3、光程的计算加强减弱(k=012……)加强和减弱的条件:相位:加强减弱(k=012……)光程差:(1)频率相同(2)相位差恒定(3)光矢量振动方向平行(1)热辐射(2)电致发光(3)光致发光(4)化学发光自发辐射(5)同步辐射光源(6)激光光源受激辐射22.2相干光一.光源1普通光源的发光机制原子能级及发光跃迁基态激发态跃迁自发辐射波列波列长

L=

c普通光源的发光特点:（1)一个原子每一次发光只能发出一个波列，（2)原子的发光是断续的，（3)各原子的各次发光是完全相互独立的。非相干(不同原子发的光)非相干(同一原子先后发的光)二从普通光源获得相干光方法:分波阵面法分振幅法相干条件:(1)频率相同(2)相位差恒定(3)光矢量振动方向平行相干光源:同一原子的同一次发光2.相干光源非相干(不同原子发的光)非相干(同一原子先后发的光)分波阵面法*光源分振幅法22.1杨氏双缝干涉托马斯•

杨一.杨氏实验1、实验装置及实验现象p2、定量分析Ik012-1-24I0x0x1x2x-2x-1光强分布

一定时，若变化，则将怎样变化？

用折射率n=1.58的很薄的云母片覆盖在双缝实验中的一条缝上，这时屏上的第七级亮条纹移到原来的零级亮条纹的位置上。如果入射光波长为550nm解

例求

此云母片的厚度是多少？P二、菲涅尔双镜PL三、劳埃镜接触处,

屏上O点出现暗条纹半波损失相当于入射波与反射波之间附加了一个半波长的波程差•1s反相相干光源有半波损失无半波损失入射波反射波透射波透射波没有半波损失•物象之间等光程原理分振幅法22.6薄膜干涉（一）等厚干涉一、劈尖干涉亮纹暗纹讨论：1）e相同的条纹在同一级上，称为等厚干涉2）

e=0的棱边处，是暗纹，这是半波损失一例证。4）任意相邻明（暗）纹间距为L光程差：3)相邻明（暗）纹薄膜厚度差劈尖干涉入射光：单色平行光垂直入射e

n介质

●A反射光1反射光2一、劈尖干涉

每一条纹对应劈尖内的一个厚度，当此厚度位置改变时，对应的条纹随之移动.干涉条纹的移动例1、把金属丝夹在两块平玻璃之间，形成劈尖，如图所示，如用单色光垂直照射，就得到等厚干涉条纹。若单色光的波长

=589.3nm，金属丝与劈尖顶点间的距离D=28.880mm，30条明纹间的距离4.295mm,求金属丝的直径d？Dθd解：L

e明纹暗纹

劈尖膜应用之一：测量金属细丝的直径劈尖膜应用之二：检测工件表面的平整程度L明纹暗纹

A●●BC●工件表面是上凸的。La工件表面是凹下去的。则：纹路深为：设：a是条纹弯曲深度，L是条纹间隔，精度可达0.1μm左右。而：h为纹路深度ekek+1L

ehaLah纹路深度的测量*

干涉图样：内疏外密中心为暗点的圆环。*

明纹、暗纹条件：亮纹暗纹

牛顿环光路简图平凸透镜平晶分束镜M.So显微镜21erO●●●Rer*

明（暗）环的半径：明环半径暗环半径反射光透射光中心为亮点的圆环。二、牛顿环二、牛顿环1、实验装置2、实验现象

牛顿环光路简图平凸透镜平晶分束镜M.So显微镜二、牛顿环21erO●●●Rer反射光牛顿环透射光牛顿环4、牛顿环应用测量未知单色平行光的波长检测光学镜头表面曲率是否合格不合格！33.7薄膜干涉（二）等倾干涉n2>n1两相干光的光程差亮纹暗纹n1n2n1F●eγB2C1P●DiA●γ41点光源照射时的干涉条纹分析n1n2

n1

eS●iiL

fF●ii●P●P’

rk环1)干涉条纹是圆环：越靠近中心，环纹级次越高，中心处级次最高2)中心处：3）膜厚每增大，中心冒出一个亮斑4）相邻圆环角间距：内疏外密e大纹密n大纹密22.7薄膜干涉（Ⅱ）——等倾干涉一、实验装置二、定量分析DnF●eγB2C1P