光波干涉条件和杨氏干涉实验.ppt

1、2020/7/28,仪器科学与光电工程学院,1,第12章 光的干涉和干涉系统,2020/7/28,仪器科学与光电工程学院,2,12.1 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,2020/7/28,仪器科学与光电工程学院,3,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,A,B,n,分析：,例题,2020/7/

2、28,仪器科学与光电工程学院,4,3、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。,2020/7/28,仪器科学与光电工程学院,5,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,2020/7/28,仪器科学与光电工程学院,6,2、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,2020/7/28,仪器科学与光电工程学院,7,3、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

3、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.,2020/7/28,仪器科学与光电工程学院,8,4、 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,2020/7/28,仪器科学与光电工程学院,9,托马斯杨（Thomas Young）,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,2

4、020/7/28,仪器科学与光电工程学院,10,一、干涉结构,2020/7/28,仪器科学与光电工程学院,11,缝宽相等,二、 光强分布, = 2 m,= （ 2 m+1）,（明）,（暗）,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。,2020/7/28,仪器科学与光电工程学院,12,三、 杨氏双缝实验条纹位置,明条纹中心：,暗条纹中心：,2020/7/28,仪器科学与光电工程学院,13,四、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+1,2020/7/28,仪器科学与光电工程学院,14,干涉条

5、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、一定时，e与d成反比，d越小，条纹分辨越清。 1与2为整数比时，某些级次的条纹发生重叠。 m11=m22,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。,2020/7/28,仪器科学与光电工程学院,15,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？,2020/7/28

6、,仪器科学与光电工程学院,16,六、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？,2020/7/28,仪器科学与光电工程学院,17,五、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,2020/7/28,仪器科学与光电工程学院,18,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,2020/7/28,仪器科学与光电工程学院,19,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

7、）后O点变为4级明纹中心。 求：玻璃片厚度e。,解：光程差改变,2020/7/28,仪器科学与光电工程学院,20,例题 3 在杨氏双缝干涉实验中，已知双缝间距为0.60mm，缝和屏相距1.50m，测得条纹宽度为1.50mm，求入射光的波长。 解：由杨氏双缝干涉条纹间距公式 e=D/d 可以得到光波的波长为 =ed/D 代入数据，得 =1.5010-30.6010-3/1.50 =6.0010-7m =600nm,2020/7/28,仪器科学与光电工程学院,21,例题4 双缝间的距离d=0.25mm,双缝到屏幕的距离=50cm,用波长40007000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