大学物理第11章光的干涉

2024/4/3DUT余虹1第三篇光学第11章光的干涉第12章光的衍射第13章光的偏振第14章光与物质相互作用2024/4/2DUT余虹1第三篇光学第11章2024/4/3DUT余虹2第11章光的干涉11.1干涉现象与相干条件11.2杨氏双缝干涉11.3光的时空相干性11.4分振幅干涉11.5迈克尔孙干涉仪2024/4/2DUT余虹2第11章光的干涉2024/4/3DUT余虹311.1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、光矢量光强返回42024/4/2DUT余虹311.1干涉2024/4/3DUT余虹4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

介A

B

n分析：例题（A）1.5（B）1.5n（C）3（D）1.5/n

（A）1.52024/4/2DUT余虹4真空中2024/4/3DUT余虹53、单色光复色光准单色光实际波列有限长——复色光间断振动

波列越长单色性越好单色光的波列无头无尾无始无终。2024/4/2DUT余虹53、单色光复2024/4/3DUT余虹6二、相干光和相干条件1、波的独立性原理和叠加原理S2S12024/4/2DUT余虹6二、相干光和相干条件2024/4/3DUT余虹72、相干条件在交叠区当I12处处为0时I=I1

+I2

——称作非相干叠加——不相干。I12不处处为0的条件——相干条件1）

相同3）相位差

是常量

间的夹角

不随t变化，且2）

满足相干条件2024/4/2DUT余虹72、相干条件在交叠区2024/4/3DUT余虹83、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.2024/4/2DUT余虹83、相干叠加光强分布2024/4/3DUT余虹94、获得相干光的主要方法分波阵面法

具有确定相差的波阵面上的两个次级子光源是相干的。分振幅干涉法2024/4/2DUT余虹94、获得相干光的主2024/4/3DUT余虹1011.2杨氏双缝干涉SdD一、现象返回42024/4/2DUT余虹1011.2杨2024/4/3DUT余虹11dD二、光强分布=2k=（2k+1）

（明）（暗）当2024/4/2DUT余虹11dD二、光强分布2024/4/3DUT余虹12dD三、杨氏双缝实验条纹位置明条纹中心：暗条纹中心：条纹宽度2024/4/2DUT余虹12dD三、杨氏双缝2024/4/3DUT余虹13条纹移动

N=4例题杨氏双缝实验，

=500nm，在一光路中插入玻璃片（n=1.5）后0点变为4级明纹中心。求：玻璃片厚度e。解：光程差改变02024/4/2DUT余虹13条纹移动N=2024/4/3DUT余虹14四、洛埃镜实验D直射光光程反射光光程？思考：与杨氏双缝实验比干涉条纹有哪些相同、不同之处？2024/4/2DUT余虹14四、洛埃镜实验D2024/4/3DUT余虹1511.3光的时空相干性一、准单色光的谱线宽度单色光准单色光光强降到一半时曲线的宽度——谱线宽度

返回42024/4/2DUT余虹1511.3光的时2024/4/3DUT余虹16二、准单色光双缝干涉条纹012不同波长的叠加——非相干叠加——光强叠加总光强曲线条纹消失的级次？xI2024/4/2DUT余虹16二、准单色光双缝干2024/4/3DUT余虹17一、等倾干涉（暗）=11.4分振幅干涉1、等倾干涉相长与相消的条件To25返回42024/4/2DUT余虹17一、等倾干涉（暗2024/4/3DUT余虹181、倾角相同的光线形成的干涉光光强相同。问题：1、透射光的干涉情况如何？2、透镜换成眼睛能看到这些条纹吗？2、所有的平行光汇聚在透镜焦平面上的同一点。使条纹的对比度更高。3、透镜正放，焦面上条纹是一组同心圆。2、等倾干涉的特点2024/4/2DUT余虹181、倾角相同的光线2024/4/3DUT余虹19例题白光照射空气中的平行薄膜，已知h=0.34m，n=1.33问：当视线与膜法线成60o和30o时观察点各呈什么颜色？解2024/4/2DUT余虹19例题白光照射空气中2024/4/3DUT余虹20二、等厚干涉第m条暗纹对应膜厚hm相邻两条纹中心间距厚度差1、劈尖薄膜的等厚干涉2024/4/2DUT余虹20二、等厚干涉第m2024/4/3DUT余虹212、等厚干涉的应用玻璃n1=1.5，镀MgF2

n2=1.38，放在空气中，白光垂直射到膜的表面，欲使反射光中

=550nm的成分相消，求：膜的最小厚度。反射光相消=增透思考：若n2>n3会得到什么结果？为什么望远镜的镜片有的发红，有的发蓝？

（1）增透膜与增反膜效果最好——2024/4/2DUT余虹212、等厚干涉的应用2024/4/3DUT余虹22（2）测长度微小变化（3）检查光学平面的缺陷受热膨胀干涉条纹移动玻璃板向上平移条纹整体移

l改变h条纹偏向膜（空气）厚部表示平面上有凸起。平面上有凹坑。2024/4/2DUT余虹22（2）测长度微小变2024/4/3DUT余虹23（4）测凸透镜的曲率半径第m级暗环对应半径rm牛顿环膜厚特点

级次—内低外高间距—内疏外密2024/4/2DUT余虹23（4）测凸透镜2024/4/3DUT余虹24压环外扩：要打磨中央部分压环内缩：要打磨边缘部分（5）牛顿环在光学冷加工中的应用2024/4/2DUT余虹24压环外扩：要打磨中2024/4/3DUT余虹2511.5迈克尔孙干涉仪望远镜实现等倾干涉1、同心圆3、中心级次明暗不定2、内疏外密条纹特点To17返回42024/4/2DUT余虹2511.5迈克2024/4/3DUT余虹26望远镜平移M1

h变化条纹分布变化

更高级次的环从中心“涌出”，所有的环都往外扩。

原最高级次的环从中心“缩进”，所有的环都往里缩。

2h

变化

，条纹集体移一个间距。条纹消失！思考：尖劈（n）插入，条纹移N根，厚度？2024/4/2DUT余虹26望远镜平移M12024/4/3DUT余虹27用波长为的单色光垂直照射牛顿环装置，若使透镜慢慢上移到原接触点间距离为d，视场中固定点可观察到移过的条纹数目为多少根？d分析：光程差改变，条纹移过1根；平移