第1章 光的干涉-小结.ppt

1、1.本章的总结、概括、结论。1.基本概念：光的折射率：光强：光速：c=299 792 458米/秒，可见光范围：390760纳米(7.73.9 )1014赫兹，光的相干条件：基本(必要)条件：光源的线性度是有限的：光路：在同一时间，光在介质中传播，相当于真空中的nr，光路差：几何光路介质中的半波损耗，振幅差不是很大：条纹可见度：2，母版内容：4，1，杨氏干涉：亮图案：2，等倾角，等厚度干涉：4，法布里-珀罗干涉仪；5，牛顿环。条纹间距：时间相干性：空间相干性：光谱重合问题，光变薄和光密度，5，几何光学(h 0，l0)，光学，波动光学(h 0，l0)，量子光学(h0，l0)，挥发性，电磁，光波叠

2、加1。光的线性叠加干涉，获得相干光源的方法，光的干涉，光的干涉条件：3个必要条件和3个补充条件，几个典型的干涉1。明暗条纹条件，2。边缘分布，3。条纹动态变化、迈克尔逊干涉仪、增透膜和透明膜、等厚楔形干涉、牛顿环、法布里-珀罗干涉仪、杨氏干涉等。光路定义： nr，光路差的计算，振幅分割法，光路，薄膜干涉，等厚干涉，多光束干涉，7，光波的数学描述，(1)一维单色平面波：欧拉公式，(2)波函数：复振幅的复表示(理解)，对应关系，复振幅的定义，通过G2计算光路差。旋转前后，假设条纹移动了n(条)，光路发生了变化。双缝干涉实例2，实例2双缝装置的一条缝被折射率为1.40的薄玻璃板覆盖，另一条缝被折射率

3、为1.70的薄玻璃板覆盖。插入玻璃板后，屏幕上原来的中心最大点现在被原来的五阶条纹占据(假设波长为480纳米，两块玻璃板厚度相等)。j=5，解决方案：插入玻璃板后光程差的变化，10，双缝干涉的最大光程差实施例3，实施例3:双缝低压汞灯：绿光，以便观察干涉条纹的顺序和最大允许光程差。在典型的杨氏干涉实验中，已知光源的宽度为b=0.25毫米，两个孔之间的距离为d=0.50毫米，光源和两个孔之间的距离为R=20厘米，所用光波的波长为。(1)计算双孔处的横向相干距离，你能在观察屏上看到干涉条纹吗？为什么？(2)为了观察干涉条纹，光源至少应该移动多远？如图所示，在杨氏干涉装置中，使用三个平行狭缝代替双狭

4、缝，它们分别具有相同的狭缝宽度(两者)和狭缝距离。如果单色狭缝光源和三个狭缝之间的距离足够远，则到三个狭缝的光路可以被认为是相同的，并且幕帘和三个狭缝之间的距离D足够远。试着问：(1)窗帘的中心(2)第一阶的最大角度位置；(3)方向强度与一阶最大强度之比，14，10:在图中所示的杨氏双缝干涉系统中，一个狭缝比另一个狭缝宽，因此当一个狭缝单独发出的光到达屏幕中心部分时，其振幅是另一个狭缝单独发出的光到达中心部分时的两倍。假设间隙距离为d，屏幕中心的光强度为I0，15，16，并且薄膜发生干涉，示例6:使用玻璃作为基板，并且假设玻璃的折射率为1.5，涂覆折射率为1.30的透明薄膜。(1)对于波长为5

5、50纳米的光，应采取多大的膜厚来使反射光因干涉而抵消？(2)反射的两束波长为400纳米的紫光和波长为700纳米的红光之间的相位差是多少？(3)薄膜的折射率应满足什么条件解决方案是等厚干涉，即i1=I2=0，n1=1，N2=2.20，j=15-1=14，=632.8纳米。因此，根据干涉消除公式，其分析如下：1 .等厚干涉；2.由于n1n2在上表面有半波损耗，n2n3在下表面没有半波损耗，所以有额外的路径差-/2；3.黑线是已知的，因此选择干扰消除公式。替代已知数据，18，例：平面单色光垂直照射在厚度均匀的油膜上，油膜覆盖玻璃板。众所周知，油膜的折射率是1.30，玻璃的折射率是1.50。如果单色光

6、的波长连续可调，可以看到500纳米和700纳米的单色光在反射中消失，可以计算出油膜的厚度。在空气中，垂直入射的白光被肥皂膜反射，在可见光谱中，在630纳米处有一个最大干涉值，在525纳米处有一个最小干涉值，在最大值和最小值之间没有其他极值。众所周知，肥皂膜的厚度是均匀的，所以计算肥皂膜的厚度(让肥皂膜的折射率为1.33)，21。实施例1知道：使用波长相机透镜n3=1.5，并且在其上涂覆一层氟化镁抗反射膜n2=1.38，并且光垂直入射。问题1。如果反射光抵消，干涉条件为j=1。这部电影有多厚？2.这种抗反射膜在可见光范围内增加了吗？因为，所以反射光经历两次半波损失。反射光的干涉消除条件是：用j和

7、n2替代，得到：可见光的波长范围为390760 nm，波长为412.5nm的可见光有增有减。因此，解决方案2:反射光的干涉具有建设性的条件：思考：如果n2n3，将获得什么结果？为什么望远镜的透镜是红色和蓝色的？如图所示，在折射率为1.50的平板玻璃表面上有一层厚度为300纳米、折射率为1.22的均匀透明的油膜，白光垂直射向油膜。2)哪些波长的可见光在透射光中产生相长干涉？3)如果反射光中=550纳米的光相互干涉，油膜的最小厚度是多少？解决方法：(1)由于反射光之间没有半波损耗，反射光相长干涉的条件如下：j=1，红光，j=2，所以只有可见光的红光在反射中产生相长干涉。(2)对于透射光，构造条件为

8、：j=。(3)反射相消干涉的条件：显然，对应于j=0的厚度最小，即24。实施例3，在白光下，观察到折射率为1.30的薄油膜。如果观察方向与油膜表面的法线成300度角，则可以看到油膜为蓝色(波长为4800A)。试着找到最小的油膜厚度。如果从法线方向观察，反射光是什么颜色？的解决方案需要考虑额外的路径差异。根据亮纹条件，当j=1，I=0:当j=1时，当j=2时：-绿光，-紫外光，不可见，25，迈克尔逊干涉仪实例1，其中长度为10厘米的玻璃管A分别引入迈克尔逊干涉仪的两臂，求出空气的折射率，解决方法是：让空气的折射率为n，当一个相邻的条纹或条纹移动时，光程差的相应变化为一个波长， 当观察到107.2

9、条纹移动时，光程差的变化满足以下要求：(1)便于将待测样品插入和放置在迈克尔逊干涉仪的两臂中，通过条纹的变化来测量相关参数。 高精度。26，迈克尔逊干涉仪实施例2，实施例3迈克尔逊干涉仪的一个臂中的反射镜以匀速平行运动，干涉条纹通过透镜成像在光电元件的采样窗口上。当条纹移动时，进入采样窗口的光强变化将转化为电信号的变化。(1)如果光源波长=600纳米，测得的电信号变化时间频率为=50Hz，并试着求出反射镜的移动速度。(2)如果使用平均波长为589.3纳米的钠黄光作为解是：(1)如果反射镜的一个臂在时间t中移动h，干涉条纹相应地移动n，条纹移动的速度是m/s，(2)，非常接近也非常接近，合成后的

10、拍频是，nm，27，解是：条纹的移动速度为m/s，(2)，非常接近，也非常接近，合成后的拍频为nm，28，29，30。牛顿环示例1，示例1当牛顿环干涉仪中的透镜和玻璃之间填充介质时，第十条条纹的直径从0.0140米变为0.0127米。求液体的折射率。溶液：填充液体后：31，实施例2将牛顿环装置放置在透明液体中，n=1.33(玻璃的折射率大于1.33)，R=300cm厘米，=650纳米，并且(1)计算从中心向外第十个开口环处的液体厚度h10。(2)第十个开口环的半径。牛顿环示例2，32，示例2。用波长为600纳米的单色光照射，在垂直方向的反射光中观察牛顿环，使平凸透镜与平板玻璃之间的气隙为150

11、纳米。问：(1)牛顿环的中心是亮的还是暗的？(2)对应于第六个亮环的空气层厚度是多少？(3)如果使用白光照射，可见光中哪个波长最大值正好落在上述厚度位置？牛顿环示例3、34、35、36、123360杨氏干涉装置中的S点光源发射波长=600纳米的单色光。距离d=0.4mm毫米的双狭缝S1和S2对称分布在光轴的两侧。双缝与观察屏之间的距离为100厘米。将焦距为f=10cm厘米的薄透镜置于双缝中，解决方法：(1)薄透镜由对称分布的双缝S1和S2成像，最终的干涉条纹是观察屏上两个对应的虚像点形成的杨氏干涉条纹。用厘米表示，两个虚拟光源之间的距离为厘米，虚拟光源和光屏之间的距离为毫米厘米。干涉条纹是垂直

12、于光轴的平行直条纹。由于光屏位于薄透镜的焦平面上，对称分布的双缝在透镜的焦平面上形成两个倾角相同的平行光的干涉，每个平行光与光轴的夹角为。在杨氏干涉情况12和37中，两个虚拟光源之间的距离是厘米，虚拟光源和光屏之间的距离是毫米和厘米。干涉条纹是垂直于光轴的平行直条纹。由于光屏位于薄透镜的焦平面上，对称分布的双狭缝在透镜的焦平面上形成两个倾角相同的平行光的干涉，每个平行光与光轴的夹角为。条纹间距为，mm，干涉条纹为垂直于光轴的平行直条纹。例9波长为：的单色光以斜角入射到接缝间距为d的双接缝上。如果双缝与屏幕之间的距离为D(d)，如图所示，试着找出：(1)每个亮纹的位置；(2)条纹间距；(3)如果将零级透明颗粒移动到屏幕的0点，则应在S2接缝处放置折射率为N的透明电介质片。焦距f=4毫米，孔径=4毫米，照明波长=500纳米，像面在物镜后16厘米。(1)物镜距离最近的两个物点有多远？(2)为了提高物镜的透光能力，如果透镜玻璃的折射率为n=1.60，薄膜层的折射率为1.5，那么薄膜层的最小厚度是多少？如图所示，一个大半径的圆柱形凹透镜覆盖在一块平