2022-2023学年高二物理竞赛课件：光的干涉

光的干涉

光的干涉

光：具有一定波长的电磁波

可见光：

4000Å~7600Å

=(E2-E1)/hE1E2能级跃迁辐射波列波列长L=

c光的单色性：单色光复色光

光源有热光源和冷光源之分，热光源发光原理如下：1光与光源2光的相干条件

频率相同光的相干条件：振动方向相同周相相同或周相差恒定思考：为什么只有同一光源同一点发出的光才能满足干涉条件？？S2S1SLE杨氏双缝实验装置与干涉图样

实验装置如图所示。从实验屏上可见：6S1、S2是从S的同一波阵面分出的两束相干光-----------分波阵面法1干涉条纹与狭缝平行且彼此等间距2干涉条纹以P0点为对称点而明暗相间且P0处为一明条纹称为中央明条纹3如用不同单色光作实验各明暗条纹的间距不同波长短条纹密如紫光波长长条纹稀如红光4如用白光则在P0处为白色条纹，在其它位置由于不同单色光的明暗条纹位置不同，故形成由紫而红的彩色条纹5可以把S1、

S2看作是一对光源，叫相干光源。二、菲涅耳双镜实验

三、洛埃镜实验

SS2S1S1S半波损条件：

1反射

2光疏---光密的反射定量计算xp·Dr1r2

0xx0xI

x2a单色光垂直入射

（D>>2a）

波程差：

明纹暗纹

其中k=0、1、2…条纹间距：

掌握：条纹级次的对应关系及含义真空中：介质n中：光在同一段时间内，在媒质中传播d路程，则在真空中可传播nd的路程。

定义光程L：媒质折射率n和光在媒质中传播的距离d的乘积nd

L=nd

光程是光的等效真空路程，在相位改变相同或传播时间相等的条件下，光在媒质中传播的路程d等效于光在真空中传播的路程nd。证明：在媒质中光传播X所需时间为：t=x/v=nx/c

在这段时间内，光可在真空中传播：x’=ct=cnx/c=nx光程与光程差p

S1S2r1r2dn·[例]如图，在S2P间插入折射率为n、厚度为d的媒质。求：光由S1、S2到P的光程差、相位差

和干涉条件

。解：1、光程差为：

δ=[(r–d)+nd]-r=(n-1)d2、两光到达P点的时间分别为:

3、由干涉条件可见：如两相干光在不同媒质中传播时，对干涉起决定作用的将是光程差，而不是几何路程差.

二.透镜的等光程性使用透镜不会产生附加光程差cS

acb·FABCabc··S··FF

ABCab.栅

光栅------由大量等宽等间距的平行狭缝（或反射面）构成的光学元件。可分为透射光栅、反射光栅两大类

反射光栅dd透射光栅光栅常数d=a+b,其中a为缝宽，b为刻痕宽度（可达数万条/mm

）从光强曲线可见：中央明条纹最宽，其他明纹的宽度是中央明纹宽度的一半，中央明条纹最亮，随着条纹级次的升高，条纹亮度减弱。为什么？？

/a-(

/a)2(

/a)-2(

/a)sin

0.0470.0171I/I0

0相对光强曲线0.0470.017光强曲线波长对条纹宽度的影响：波长越长，条纹宽度越宽

缝宽变化对条纹的影响：缝宽越小，条纹宽度越宽几何光学是波动光学在

/a

0时的极限情形。

-----直线传播光栅衍射oP

f缝平面G观察屏透镜L

dsin

d

实验装置如图示，平行单色光垂直入射。屏上将出现光栅衍射条纹。光栅衍射图样是光在缝内部的衍射以及缝与缝之间干涉的总结果。两缝明暗介与明暗之间多缝明暗暗

先不考虑缝内部的衍射，只考虑缝之间的干涉，有：k=0，1，2，3…---------光栅公式

光栅衍射的结果，在一片黑暗的背景中，形成若干条主极大明条纹，这些明条纹细窄而明亮，且狭缝数越多，条纹越细窄越明亮。

干涉明纹衍射暗纹